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JP4779567B2 - Optical amplifier and laser device - Google Patents

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JP4779567B2 JP2005307066A JP2005307066A JP4779567B2 JP 4779567 B2 JP4779567 B2 JP 4779567B2 JP 2005307066 A JP2005307066 A JP 2005307066A JP 2005307066 A JP2005307066 A JP 2005307066A JP 4779567 B2 JP4779567 B2 JP 4779567B2
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Description

本発明は光増幅器およびレーザ装置に関し、特に光ファイバを含む光増幅器およびレーザ装置に関する。   The present invention relates to an optical amplifier and a laser device, and more particularly to an optical amplifier and a laser device including an optical fiber.

レーザ光は様々な産業用途に利用できる。たとえばレーザ光は部品の表面に品質に関する情報をマーキングするための加工に用いられる。また、レーザ光は半導体チップの実装や液晶画素の欠陥の修復等に用いられる。   Laser light can be used for various industrial applications. For example, laser light is used for processing for marking quality information on the surface of a component. Laser light is used for mounting semiconductor chips, repairing defects in liquid crystal pixels, and the like.

特に微小な領域に製造年月日など多くの情報が記録される場合には、精度よい加工ができなければならない。微細加工に用いられるレーザ光のモードは多モード(マルチモード)よりも単一モード(シングルモード)のほうが適している。   In particular, when a large amount of information such as the date of manufacture is recorded in a minute area, it must be possible to perform accurate processing. A single mode (single mode) is more suitable as a mode of laser light used for microfabrication than a multimode (multimode).

レーザ装置は、小型であることや衝撃に対して強いこと、あるいは低コストであることなど、様々な要求に対応しなければならない。このような要望を満たすため、従来はレーザ光の出力やレーザ光の波長、ビーム光のモードなどに応じ、個別にレーザ共振器が設計されていた。また、レーザ共振器の調整は長年にわたり蓄積されたノウハウ等に基づいて行なわれていた。   The laser device must meet various requirements such as being small in size, being strong against impacts, and being low in cost. In order to satisfy such a demand, conventionally, laser resonators have been individually designed according to the output of laser light, the wavelength of laser light, the mode of beam light, and the like. In addition, adjustment of the laser resonator has been performed based on know-how accumulated over many years.

従来の微細加工用レーザ装置の構成について、LD(Laser Diode:半導体レーザ)励起固体レーザおよびファイバレーザを例に説明する。   The configuration of a conventional laser apparatus for microfabrication will be described by taking an LD (Laser Diode) pumped solid state laser and a fiber laser as examples.

図16は、従来のLD励起固体レーザの共振器の構成を示す図である。
図16を参照して、レーザ装置100は共振器102を備える。共振器102は、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)やYVO4などの結晶104、結晶104を介して対向する反射鏡106,108、およびパルス発振を起こしてレーザ光を出力するためのQスイッチ110を含む。Qスイッチ110はたとえば音響光学素子や電気光学素子などのシャッタである。
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a resonator of a conventional LD-pumped solid-state laser.
Referring to FIG. 16, laser apparatus 100 includes a resonator 102. The resonator 102 includes a crystal 104 such as YAG (Yttrium Aluminum Garnet) or YVO4, reflecting mirrors 106 and 108 facing each other through the crystal 104, and a Q switch 110 for generating pulse oscillation and outputting laser light. The Q switch 110 is a shutter such as an acousto-optic element or an electro-optic element.

結晶104を励起する励起光はLDアレイ112からレンズ114を介して結晶104の一端面に入射する。励起状態においてQスイッチ110がオンする(シャッタが開く)とレーザ発振が行なわれて反射鏡108からレーザ光LAが出射する。   Excitation light for exciting the crystal 104 is incident on one end surface of the crystal 104 from the LD array 112 via the lens 114. When the Q switch 110 is turned on in the excited state (the shutter is opened), laser oscillation is performed and the laser beam LA is emitted from the reflecting mirror 108.

LDアレイ112には複数のLD素子(図示せず)が設けられる。複数のLD素子の各々から出た励起光をレンズ114に導くため、複数のLD素子のそれぞれに対応して複数の光ファイバ116が設けられる。複数の光ファイバ116はファイバカップリング118で束ねられる。複数の光ファイバ116の各々を伝達した励起光Eはファイバカップリング118の一端面から出る。   The LD array 112 is provided with a plurality of LD elements (not shown). In order to guide the excitation light emitted from each of the plurality of LD elements to the lens 114, a plurality of optical fibers 116 are provided corresponding to each of the plurality of LD elements. A plurality of optical fibers 116 are bundled by a fiber coupling 118. The excitation light E transmitted through each of the plurality of optical fibers 116 exits from one end face of the fiber coupling 118.

なお、結晶104がYAGであれば、シングルモードのレーザ光を出力するため反射鏡108と結晶104との間にはアパーチャ(図示せず)が設けられる。また、結晶104がYVO4である場合、シングルモードのレーザ光を出力するためにa軸〜c軸の結晶軸のうちのc軸方向に沿ってカットした結晶が用いられる。c軸に沿ってカットされた結晶は光路とc軸が同一方向になるようにレーザ装置100に取り付けられる。   If the crystal 104 is YAG, an aperture (not shown) is provided between the reflecting mirror 108 and the crystal 104 in order to output single mode laser light. When the crystal 104 is YVO4, a crystal cut along the c-axis direction of the a-axis to c-axis crystal axes is used in order to output a single mode laser beam. The crystal cut along the c-axis is attached to the laser device 100 so that the optical path and the c-axis are in the same direction.

図17は、従来のファイバレーザの構成を示す図である。
図17を参照して、レーザ装置200は、共振器202を備える。共振器202は、光ファイバにより構成されるリング共振器である。光ファイバの両端にはファイバブラッググレーティング(Fiber Bragg Gratings;以下、FBGと称す)206,208が形成される。FBGは光ファイバのコア中に形成された回折格子であり、光フィルタとして機能する。
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a conventional fiber laser.
Referring to FIG. 17, the laser device 200 includes a resonator 202. The resonator 202 is a ring resonator composed of an optical fiber. Fiber Bragg gratings (hereinafter referred to as FBG) 206 and 208 are formed at both ends of the optical fiber. FBG is a diffraction grating formed in the core of an optical fiber, and functions as an optical filter.

共振器202に用いられる光ファイバは、コアに希土類元素が添加された光増幅ファイバである。励起光がコアに入射すると希土類元素が励起される。さらに、信号光(図示せず)がコアに入射すると、励起状態の希土類元素において誘導放出が生じるので信号光が増幅される。希土類元素の種類に応じて励起光の波長および信号光の波長は異なる。   The optical fiber used for the resonator 202 is an optical amplification fiber in which a rare earth element is added to the core. When the excitation light enters the core, the rare earth element is excited. Further, when signal light (not shown) enters the core, stimulated emission occurs in the excited rare earth element, and thus the signal light is amplified. The wavelength of excitation light and the wavelength of signal light differ depending on the type of rare earth element.

図16のレーザ装置100と同様に、励起光はLDアレイ112から光ファイバ116を介して共振器202に入る。ただし、光ファイバ116と共振器202(光ファイバ)とは直接接続される。   As in the laser apparatus 100 of FIG. 16, excitation light enters the resonator 202 from the LD array 112 via the optical fiber 116. However, the optical fiber 116 and the resonator 202 (optical fiber) are directly connected.

図18は、図17の光ファイバ116と共振器202との接続を示す図である。
図18を参照して、共振器202を構成する光ファイバ210の断面が示される。光ファイバ210にはコア218が設けられ、コア218を囲むように第1クラッド220が設けられる。さらに第1クラッド220を囲むように第2クラッド222が設けられる。
18 is a diagram showing the connection between the optical fiber 116 and the resonator 202 in FIG.
Referring to FIG. 18, a cross section of an optical fiber 210 constituting the resonator 202 is shown. The optical fiber 210 is provided with a core 218, and a first cladding 220 is provided so as to surround the core 218. Further, a second cladding 222 is provided so as to surround the first cladding 220.

光ファイバ116の端面は第1クラッドに220の端面に接続される。第1クラッド220を通る励起光は第1クラッド220と第2クラッド222との境界で第1クラッド220のほうに反射する。第1クラッド220からコア218に入射する励起光はコア218に吸収される。   The end face of the optical fiber 116 is connected to the end face of 220 in the first cladding. The excitation light passing through the first cladding 220 is reflected toward the first cladding 220 at the boundary between the first cladding 220 and the second cladding 222. Excitation light that enters the core 218 from the first cladding 220 is absorbed by the core 218.

図19は、従来の光ファイバアンプの構成を示す図である。
図19を参照して、光ファイバアンプ300は、光増幅ファイバ301と、信号光を発する光源302と、励起光を発する複数の光源304とを備える。複数の光源304の各々から発せられる励起光はファイバ支線306およびファイバカプラ308を介して光増幅ファイバ301のコアに入る。光源302から光増幅ファイバ301の一端面に入射した信号光は光増幅ファイバ301により増幅される。光増幅ファイバ301の他端部からは増幅後の信号光として信号光S100が発せられる。
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a conventional optical fiber amplifier.
Referring to FIG. 19, an optical fiber amplifier 300 includes an optical amplification fiber 301, a light source 302 that emits signal light, and a plurality of light sources 304 that emit excitation light. Excitation light emitted from each of the plurality of light sources 304 enters the core of the optical amplification fiber 301 through the fiber branch line 306 and the fiber coupler 308. The signal light incident on one end surface of the light amplification fiber 301 from the light source 302 is amplified by the light amplification fiber 301. From the other end of the optical amplification fiber 301, signal light S100 is emitted as amplified signal light.

従来の固体レーザの例として、たとえば特許第2893862号公報(特許文献1)では、レーザ媒質において発生した基本波レーザ光を共振器内に設けた非線形光学結晶素子を通過するように共振動作させることにより、タイプIIの第2高調波レーザ光を発生させると共に、上記基本波レーザ光の2つの偏光モード間の和周波発生によるカップリングを抑制する光学手段を上記共振器内に設けた固体レーザ発振器を開示する。この固体レーザ発振器は、上記基本波レーザ光の2つの偏光モードをそれぞれ単一の縦モードで発振させる光学手段と、上記基本波レーザ光の2つの偏光モードをそれぞれ単一の縦モードで発振させる光学手段と、上記基本波レーザ光の2つの偏光モードの発振強度が同一になるように上記共振器の実効共振器長を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。   As an example of a conventional solid-state laser, for example, in Japanese Patent No. 2893862 (Patent Document 1), a fundamental laser beam generated in a laser medium is resonated so as to pass through a nonlinear optical crystal element provided in the resonator. The solid state laser oscillator in which the optical means for generating the type II second harmonic laser beam and suppressing the coupling due to the sum frequency generation between the two polarization modes of the fundamental laser beam is provided in the resonator. Is disclosed. The solid-state laser oscillator oscillates two polarization modes of the fundamental laser beam in a single longitudinal mode, and oscillates the two polarization modes of the fundamental laser beam in a single longitudinal mode. Optical means and control means for controlling the effective resonator length of the resonator so that the oscillation intensities of the two polarization modes of the fundamental laser beam are the same are provided.

また、レーザの光軸を調整するための従来技術として、たとえば特開2004−47650号公報(特許文献2)では、複数のレーザダイオードと、これらのレーザダイオードを、各々の発光点が一方向に並ぶ状態に固定保持したブロックと、レーザダイオードから発せられたレーザービームを各々平行光化するコリメータレンズが複数、一方向に並ぶ状態に一体化されたコリメータレンズアレイとを備えるレーザ装置を開示する。このレーザ装置では、ブロックの複数のレーザダイオードを固定した部分よりも前方側に、レーザダイオードの発光点から所定距離離れて、レーザダイオードの発光軸に垂直とされた平滑なレンズ規定面が形成される。このレーザ装置では、レンズ規定面にコリメータレンズアレイの一端面を合わせた状態で、該コリメータレンズアレイがブロックに固定されていることを特徴とする。   Further, as a conventional technique for adjusting the optical axis of a laser, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-47650 (Patent Document 2), a plurality of laser diodes and these laser diodes are arranged so that each light emitting point is in one direction. Disclosed is a laser device comprising a block fixedly held in an aligned state, and a collimator lens array in which a plurality of collimator lenses for collimating laser beams emitted from laser diodes are aligned in one direction. In this laser device, a smooth lens defining surface that is a predetermined distance away from the light emitting point of the laser diode and perpendicular to the light emitting axis of the laser diode is formed in front of the portion where the plurality of laser diodes of the block are fixed. The This laser apparatus is characterized in that the collimator lens array is fixed to the block in a state where one end surface of the collimator lens array is aligned with the lens defining surface.

また、光ファイバアンプの従来例として、たとえば特開2004−297101号公報(特許文献3)では、複数の増幅性光ファイバに励起光を供給して信号光を光増幅する光ファイバ増幅器を開示する。この光ファイバ増幅器において、複数の増幅性光ファイバは、信号光入力端側に第1の増幅性ファイバを有し、信号光出力端側に第2の増幅性ファイバを有する。また、この光ファイバ増幅器は、第1の増幅性ファイバから第2の増幅性光ファイバにおける信号光増幅利得を算出する第1の利得検出手段と、第1の増幅性光ファイバに励起光を供給する第1の励起光供給手段と、第2の増幅性光ファイバに励起光を供給する第2の励起光供給手段と、第1の励起光供給手段により供給される励起光の強度を一定に制御する第1の制御手段と、第1の利得検出手段により検出された利得に基づいて、第2の励起光供給手段により供給される励起光の強度を利得一定となるように制御する第2の制御手段と、第1の増幅性光ファイバと第2の増幅性光ファイバの間に配置されたアイソレータとを備える。
特許第2893862号公報 特開2004−47650号公報 特開2004−297101号公報
As a conventional example of an optical fiber amplifier, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-297101 (Patent Document 3) discloses an optical fiber amplifier that supplies pumping light to a plurality of amplifying optical fibers to optically amplify signal light. . In this optical fiber amplifier, the plurality of amplifying optical fibers have a first amplifying fiber on the signal light input end side and a second amplifying fiber on the signal light output end side. Further, the optical fiber amplifier supplies a first gain detecting means for calculating a signal light amplification gain in the second amplifying optical fiber from the first amplifying fiber and pumping light to the first amplifying optical fiber. The first pumping light supply means, the second pumping light supply means for supplying pumping light to the second amplifying optical fiber, and the intensity of the pumping light supplied by the first pumping light supply means are made constant. Based on the first control means for controlling and the gain detected by the first gain detecting means, the second for controlling the intensity of the pumping light supplied by the second pumping light supplying means to be constant. Control means, and an isolator disposed between the first amplifying optical fiber and the second amplifying optical fiber.
Japanese Patent No. 2893862 JP 2004-47650 A JP 2004-297101 A

図16に示すLD励起固体レーザの場合、2枚の反射鏡106,108が設けられているため、振動や温度変化により反射鏡の相対的な位置がずれやすい。よって、レーザ装置を設置した際にはレーザ光を出力するための調整が必要となる。   In the case of the LD-pumped solid-state laser shown in FIG. 16, since the two reflecting mirrors 106 and 108 are provided, the relative position of the reflecting mirror tends to shift due to vibration or temperature change. Therefore, when the laser device is installed, adjustment for outputting laser light is necessary.

また、LDアレイ112に含まれる複数のLD素子から発せられる励起光が光ファイバ116のコアに入るようにLD素子の光軸を調整しなければならない。調整作業は人手により行なわれる。よって手間がかかるとともにLD励起固体レーザ装置のコストが高くなる。   In addition, the optical axis of the LD element must be adjusted so that excitation light emitted from a plurality of LD elements included in the LD array 112 enters the core of the optical fiber 116. Adjustment work is performed manually. Therefore, it takes time and the cost of the LD-pumped solid-state laser device increases.

一方、図17に示すファイバレーザの場合には、光ファイバそのものが共振器であり、LD励起固体レーザのように反射鏡が設けられていないため、LD固体励起レーザよりは振動衝撃に対して強い。しかし、図18に示す光ファイバ116を光ファイバ210の第1クラッド220に接続するための作業が人手により行なわれる。この作業がファイバレーザ装置のコストを高くする要因となっている。つまり従来のレーザ装置では、LD素子から発せられる励起光をコアに入れるための調整作業に多くの労力が必要であるため、レーザ装置のコストが高くなっていた。   On the other hand, in the case of the fiber laser shown in FIG. 17, since the optical fiber itself is a resonator and no reflecting mirror is provided unlike the LD-pumped solid laser, it is more resistant to vibration shock than the LD solid-pump laser. . However, the work for connecting the optical fiber 116 shown in FIG. 18 to the first cladding 220 of the optical fiber 210 is performed manually. This work increases the cost of the fiber laser device. That is, in the conventional laser apparatus, since much labor is required for the adjustment work for putting the excitation light emitted from the LD element into the core, the cost of the laser apparatus is high.

また、従来のファイバレーザや、従来の光ファイバを用いた光増幅器において高出力の光を放出する(増幅率を高くする)ためには、光増幅ファイバの長さを長くする必要がある。しかし、光ファイバが長くなると光ファイバが占有する面積が大きくなるため、装置全体が大型化する。   Further, in order to emit high output light (increase the amplification factor) in a conventional fiber laser or an optical amplifier using a conventional optical fiber, it is necessary to increase the length of the optical amplification fiber. However, the longer the optical fiber, the larger the area occupied by the optical fiber, which increases the size of the entire apparatus.

本発明の目的は、小型かつ簡単な構成で、高パワーの光を発することが可能な光増幅器およびレーザ装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an optical amplifier and a laser device capable of emitting high-power light with a small and simple configuration.

本発明は要約すれば、光増幅器であって、透明板と、光ファイバと、励起光発生部と、反射部とを備える。透明板は、互いに平行な第1および第2の主表面を有する。光ファイバは、第1および第2の主表面をつなぐ側面に沿って巻かれ、入射した信号光を励起光によって増幅する。励起光発生部は、透明板の内部において第1および第2の主表面で全反射するように励起光を透明板に与える。反射部は、第1の主表面の周辺部から第2の主表面の周辺部にわたって側面ごと光ファイバを包み、かつ、光ファイバを包む内側の面が励起光を反射させる反射面となる。   In summary, the present invention is an optical amplifier that includes a transparent plate, an optical fiber, an excitation light generator, and a reflector. The transparent plate has first and second main surfaces parallel to each other. The optical fiber is wound along a side surface that connects the first and second main surfaces, and amplifies the incident signal light with pumping light. The excitation light generator applies excitation light to the transparent plate so as to be totally reflected by the first and second main surfaces inside the transparent plate. The reflection portion wraps the optical fiber along the side surface from the peripheral portion of the first main surface to the peripheral portion of the second main surface, and the inner surface surrounding the optical fiber becomes a reflection surface that reflects the excitation light.

好ましくは、第1および第2の主表面における励起光の臨界角が、第1および第2の主表面と垂直な方向に対して45°未満になるように、励起光の波長および透明板の屈折率が選択される。側面は、第1および第2の主表面に対して垂直に設けられるか、または第1および第2の主表面に対して垂直な方向から45°と臨界角との差以下の角度で設けられる。   Preferably, the wavelength of the excitation light and the transparency of the transparent plate are such that the critical angle of the excitation light on the first and second main surfaces is less than 45 ° with respect to the direction perpendicular to the first and second main surfaces. A refractive index is selected. The side surface is provided perpendicular to the first and second main surfaces, or at an angle equal to or less than the difference between 45 ° and the critical angle from the direction perpendicular to the first and second main surfaces. .

好ましくは、励起光発生部は、側面に向けて励起光を発する。
好ましくは、光増幅器は、第1の主表面上に設けられて励起光を透明板に導く導入部をさらに備える。導入部は、励起光が透明板内部において第1および第2の主表面で全反射するための所定の角度で第1の主表面に対して設けられる入射面を有する。
Preferably, the excitation light generation unit emits excitation light toward the side surface.
Preferably, the optical amplifier further includes an introduction portion that is provided on the first main surface and guides the excitation light to the transparent plate. The introducing portion has an incident surface provided with respect to the first main surface at a predetermined angle for the excitation light to be totally reflected by the first and second main surfaces inside the transparent plate.

より好ましくは、励起光発生部は、励起光発生部から入射した励起光の光路と、入射した励起光が反射部で反射した反射光の光路とが、第1の主表面に直交する方向から見た場合に重ならないように、励起光を発する向きが設定される。   More preferably, the excitation light generation unit is configured so that the optical path of the excitation light incident from the excitation light generation unit and the optical path of the reflected light reflected by the reflection unit from the excitation light generation unit are orthogonal to the first main surface. The direction in which the excitation light is emitted is set so as not to overlap when viewed.

さらに好ましくは、励起光発生部は、第1の主表面に直交する方向から見た場合に、励起光の光軸が第1の主表面の中心を通らないように励起光を発する向きが設定される。   More preferably, the direction in which the excitation light generation unit emits the excitation light is set so that the optical axis of the excitation light does not pass through the center of the first main surface when viewed from a direction orthogonal to the first main surface. Is done.

好ましくは、反射部は、第1および第2の各々の周辺部に密着する。
好ましくは、第1および第2の主表面は、外周の少なくとも一部が曲線である同一の形状を互いに有する。
Preferably, the reflecting portion is in close contact with each of the first and second peripheral portions.
Preferably, the first and second main surfaces have the same shape in which at least a part of the outer periphery is a curve.

より好ましくは、第1および第2の主表面の各々の形状は、円および楕円のいずれか一方である。   More preferably, the shape of each of the first and second main surfaces is one of a circle and an ellipse.

好ましくは、励起光発生部は、励起光を発する複数の励起光源を含む。光増幅器は、複数の励起光源のそれぞれに対応して第1または第2の主表面上に設けられ、励起光を透明板に導く複数の導入部をさらに備える。複数の励起光源の各々は、自己が発する励起光が、反射部に到達するまでの間に、他の励起光源に対応して設けられた導入部に入射しないように、励起光を発する向きが設定される。   Preferably, the excitation light generation unit includes a plurality of excitation light sources that emit excitation light. The optical amplifier further includes a plurality of introduction portions that are provided on the first or second main surface corresponding to each of the plurality of excitation light sources and guide the excitation light to the transparent plate. Each of the plurality of excitation light sources has a direction of emitting the excitation light so that the excitation light emitted by itself does not enter the introduction portion provided corresponding to the other excitation light sources before reaching the reflection portion. Is set.

好ましくは、励起光発生部は、励起光の光軸に垂直かつ第1の主表面に平行な第1の向きの励起光の広がりが、励起光の光軸に垂直かつ第1の向きに垂直な第2の向きの励起光の広がりよりも大きくなるように、励起光を発する。   Preferably, the excitation light generation unit is configured such that the spread of the excitation light in the first direction perpendicular to the optical axis of the excitation light and parallel to the first main surface is perpendicular to the optical axis of the excitation light and perpendicular to the first direction. The excitation light is emitted so as to be larger than the spread of the excitation light in the second direction.

より好ましくは、レーザ装置は上述のいずれかの光増幅器と、信号光源と、反射鏡とを備える。信号光源は、光ファイバの一方端に入射する信号光を発する。反射鏡は、光ファイバの他方端から出た信号光の一部を反射して一方端に再入射させ、他方端から出た信号光の一部を透過する。   More preferably, the laser device includes any one of the optical amplifiers described above, a signal light source, and a reflecting mirror. The signal light source emits signal light incident on one end of the optical fiber. The reflecting mirror reflects a part of the signal light emitted from the other end of the optical fiber, re-enters the one end, and transmits a part of the signal light emitted from the other end.

本発明の光増幅器およびレーザ装置によれば、小型かつ簡単な構成の装置でありながら高パワーの光を出すことができる。   According to the optical amplifier and the laser device of the present invention, high-power light can be emitted while being a small and simple device.

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

[実施の形態1]
図1は、実施の形態1の光増幅器の上面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a top view of the optical amplifier according to the first embodiment.

図2は、図1のII−II間の断面図である。
図1および図2を参照して、光増幅器1は、透明板2と、光ファイバ4と、励起光源6と、反射部8と、信号光源10とを備える。
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
Referring to FIGS. 1 and 2, the optical amplifier 1 includes a transparent plate 2, an optical fiber 4, an excitation light source 6, a reflection unit 8, and a signal light source 10.

透明板2は、たとえばガラスやアクリル樹脂により構成され、互いに平行な主表面2A,2Bを有する。透明板2は主表面2A,2Bをつなぐ側面2Cを有する。光ファイバ4は側面2Cに沿って巻かれる。側面2Cに沿って光ファイバ4を巻くことにより、光ファイバ4の全長が長くても光増幅器1を小型化できる。   Transparent plate 2 is made of glass or acrylic resin, for example, and has main surfaces 2A and 2B parallel to each other. The transparent plate 2 has a side surface 2C that connects the main surfaces 2A and 2B. The optical fiber 4 is wound along the side surface 2C. By winding the optical fiber 4 along the side surface 2C, the optical amplifier 1 can be downsized even if the total length of the optical fiber 4 is long.

図1に示すように、主表面2A,2Bは、外周の少なくとも一部が曲線である同一の形状を互いに有する。具体的には、主表面2A,2Bの形状は円である。主表面2A,2Bの形状が多角形の場合には多角形の頂点の部分で光ファイバ4が曲げられると、その部分に応力が集中することによって光ファイバ4が折れやすくなる。主表面2A,2Bの外周の少なくとも一部が曲線になることで光ファイバ4が折れるのを防ぐことができる。ただし主表面2A,2Bの形状は楕円でもよい。   As shown in FIG. 1, the main surfaces 2 </ b> A and 2 </ b> B have the same shape in which at least a part of the outer periphery is a curve. Specifically, the main surfaces 2A and 2B have a circular shape. When the shapes of the main surfaces 2A and 2B are polygons, if the optical fiber 4 is bent at the apex portion of the polygon, the stress concentrates on the portion, so that the optical fiber 4 is easily broken. It is possible to prevent the optical fiber 4 from being broken because at least a part of the outer periphery of the main surfaces 2A and 2B is curved. However, the main surfaces 2A and 2B may be oval in shape.

図1では主表面2A,2Bの直径(円の直径)は約100mmである。なお、透明板2の厚みは、たとえば約3mmである。   In FIG. 1, the main surfaces 2A and 2B have a diameter (circle diameter) of about 100 mm. In addition, the thickness of the transparent plate 2 is about 3 mm, for example.

光ファイバ4は信号光S1を励起光Eにより増幅する。具体的には光ファイバ4はコア部に希土類元素が添加された光増幅ファイバである。本実施の形態では希土類元素としてイッテリビウム(Yb)が用いられる。ただしコア部に添加する希土類元素はネオジウム(Nd)やエルビウム(Er)等でもよい。光ファイバ4の詳細は後述する。   The optical fiber 4 amplifies the signal light S1 with the pumping light E. Specifically, the optical fiber 4 is an optical amplification fiber in which a rare earth element is added to the core portion. In this embodiment, ytterbium (Yb) is used as the rare earth element. However, the rare earth element added to the core may be neodymium (Nd) or erbium (Er). Details of the optical fiber 4 will be described later.

励起光源6は本発明の「励起光発生部」に相当し、励起光Eを発する。励起光源6は具体的には半導体レーザである。後述するように、励起光源6は透明板2の内部において主表面2A,2Bで全反射するように励起光Eを透明板2に与える。   The excitation light source 6 corresponds to the “excitation light generation unit” of the present invention and emits excitation light E. Specifically, the excitation light source 6 is a semiconductor laser. As will be described later, the excitation light source 6 gives excitation light E to the transparent plate 2 so as to be totally reflected by the main surfaces 2A and 2B inside the transparent plate 2.

励起光Eのパワーはたとえば5〜20Wである。また励起光Eの中心波長はイッテリビウムの励起波長である915nmあるいは975nmに設定される。励起光Eは主表面2Aに沿った方向に広がりながら透明板2を通る。これにより光ファイバ4のある1箇所に高いパワーの光が集中することを防ぐことができるので光ファイバ4の損傷を防ぐことができる。   The power of the excitation light E is 5 to 20 W, for example. The center wavelength of the excitation light E is set to 915 nm or 975 nm, which is the excitation wavelength of ytterbium. The excitation light E passes through the transparent plate 2 while spreading in the direction along the main surface 2A. As a result, it is possible to prevent high-power light from concentrating on one place where the optical fiber 4 is located, so that damage to the optical fiber 4 can be prevented.

反射部8は主表面2Aの周辺部2Dから主表面2Aの周辺部2Eにわたって、側面2Cごと光ファイバ4を包む。反射部8は光ファイバ4を包む内側の面が側面2Cから透明板2の外部に出た励起光Eを反射させる反射面となっている。たとえば反射部8は透明板2に装着される金属の輪である。反射部8の反射面にはアルミニウムや銀など光の反射率が高い金属膜が蒸着されている。なお、反射部8に波長選択機能を持たせる場合には金属膜に代えて誘電体多層膜が用いられる。また、側面2Cに対向する反射面は平面でも曲面でもよい。   The reflecting portion 8 wraps the optical fiber 4 together with the side surface 2C from the peripheral portion 2D of the main surface 2A to the peripheral portion 2E of the main surface 2A. In the reflecting portion 8, the inner surface that wraps the optical fiber 4 is a reflecting surface that reflects the excitation light E emitted from the side surface 2 C to the outside of the transparent plate 2. For example, the reflecting portion 8 is a metal ring attached to the transparent plate 2. A metal film having a high light reflectivity such as aluminum or silver is deposited on the reflecting surface of the reflecting portion 8. When the reflective portion 8 has a wavelength selection function, a dielectric multilayer film is used instead of the metal film. Further, the reflection surface facing the side surface 2C may be a flat surface or a curved surface.

なお、図1および図2では、反射部8は周辺部2Dの全周および周辺部2Eの全周にわたって光ファイバ4を覆うように示されるが、周辺部2D,2Eの一部(たとえば励起光源Eから発せられた励起光Eが到達する範囲)だけに設けられていてもよい。また、反射部8は途切れなく設けられるよう限定されるものではなく、光増幅が実質的に可能であれば、隙間や切れ目が設けられていてもよい。   1 and 2, the reflecting portion 8 is shown to cover the optical fiber 4 over the entire periphery of the peripheral portion 2D and the entire periphery of the peripheral portion 2E, but a part of the peripheral portions 2D and 2E (for example, an excitation light source) It may be provided only in the range in which the excitation light E emitted from E reaches. Further, the reflecting portion 8 is not limited to be provided without interruption, and a gap or a cut may be provided as long as optical amplification is substantially possible.

信号光源10から出た信号光S1は光ファイバ4の一端面に入る。信号光源10は具体的には半導体レーザである。信号光S1のパワーはたとえば100mWであり、中心波長は1035nmあるいは1064nmである。励起状態のイッテリビウムにこれらの波長の光が入射すると誘導放出が生じるので信号光S1が増幅される。光ファイバ4の他端面から出る信号光S2は増幅後の信号光S1である。   The signal light S <b> 1 emitted from the signal light source 10 enters one end face of the optical fiber 4. Specifically, the signal light source 10 is a semiconductor laser. The power of the signal light S1 is, for example, 100 mW, and the center wavelength is 1035 nm or 1064 nm. When light of these wavelengths enters the ytterbium in the excited state, stimulated emission occurs, and the signal light S1 is amplified. The signal light S2 emitted from the other end surface of the optical fiber 4 is the amplified signal light S1.

主表面2A上には励起光Eを透明板2に導くための「導入部」として三角プリズム21が設けられる。三角プリズム21は透明板2と屈折率の差が生じないよう、透明板2と同一素材により構成される。三角プリズム21は透明板2と一体成型されてもよいし、透明な接着剤により主表面2Aに固定されてもよい。ただし接着剤を用いる場合、接着剤は三角プリズム21および透明板2と屈折率の差ができるだけ小さくなる素材が用いられる。   A triangular prism 21 is provided on the main surface 2A as an “introducing portion” for guiding the excitation light E to the transparent plate 2. The triangular prism 21 is made of the same material as the transparent plate 2 so that a difference in refractive index from that of the transparent plate 2 does not occur. The triangular prism 21 may be integrally formed with the transparent plate 2 or may be fixed to the main surface 2A with a transparent adhesive. However, when an adhesive is used, a material that makes the difference in refractive index as small as possible from the triangular prism 21 and the transparent plate 2 is used.

励起光源6からの励起光Eは三角プリズム21を介して透明板2の内部に入り、主表面2A,2Bで全反射する。よって励起光Eは透明板2内を進む間に損失が生じない。励起光Eは透明板2の側面に沿って巻かれた光ファイバ4の側面からコア部に入る。光増幅器1では従来の光ファイバ増幅器において必要であった光ファイバの端面から励起光を入れるための光軸の調整が不要になる。また、反射部8を用いることにより、光ファイバ4を通過した励起光を光ファイバ4に戻すことができる。よって、効率よく光ファイバを励起することができる。また、この光増幅器1と共振器とを組み合わせることでレーザ装置を実現できる。   Excitation light E from the excitation light source 6 enters the transparent plate 2 via the triangular prism 21 and is totally reflected by the main surfaces 2A and 2B. Therefore, the excitation light E is not lost while traveling through the transparent plate 2. The excitation light E enters the core portion from the side surface of the optical fiber 4 wound along the side surface of the transparent plate 2. In the optical amplifier 1, it is not necessary to adjust the optical axis for entering the pumping light from the end face of the optical fiber, which is necessary in the conventional optical fiber amplifier. Further, by using the reflecting portion 8, the excitation light that has passed through the optical fiber 4 can be returned to the optical fiber 4. Therefore, the optical fiber can be excited efficiently. Further, a laser device can be realized by combining the optical amplifier 1 and the resonator.

次に透明板2の内部で励起光Eが全反射する条件について、図を参照しながら説明する。   Next, the conditions under which the excitation light E is totally reflected inside the transparent plate 2 will be described with reference to the drawings.

図3は、三角プリズム21が主表面2Aに設けられていない場合における励起光Eの進行方向を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the traveling direction of the excitation light E when the triangular prism 21 is not provided on the main surface 2A.

図3を参照して、空気中から透明板2(たとえばガラス板)に入った励起光Eは、主表面2A,2Bで屈折し、空気中に再び出てしまう。三角プリズム21がない場合、透明板2内では励起光Eの全反射が生じず、励起光Eを閉じ込めることができない。   Referring to FIG. 3, excitation light E that enters transparent plate 2 (for example, a glass plate) from the air is refracted at main surfaces 2A and 2B and exits again into the air. Without the triangular prism 21, total reflection of the excitation light E does not occur in the transparent plate 2, and the excitation light E cannot be confined.

図4は、三角プリズム21を主表面2Aに設けた場合における励起光Eの進行方向を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the traveling direction of the excitation light E when the triangular prism 21 is provided on the main surface 2A.

図4を参照して、三角プリズム21および透明板2は同じ素材で構成されているため、屈折率は等しい。よって励起光Eは三角プリズム21および透明板2を直進し、主表面2Bに対し入射角θ1で到達する。ここで屈折角θ2が90°となれば励起光Eは空気中に出ずに透明板2の内部を進む。このときの入射角θ1は「臨界角」と称される。空気の屈折率を1とし、透明板2の屈折率をnとすると、スネルの法則よりn×sinθ1=1を満たす入射角θ1が臨界角となる。   Referring to FIG. 4, since the triangular prism 21 and the transparent plate 2 are made of the same material, the refractive indexes are equal. Therefore, the excitation light E travels straight through the triangular prism 21 and the transparent plate 2 and reaches the main surface 2B at an incident angle θ1. Here, if the refraction angle θ2 becomes 90 °, the excitation light E travels inside the transparent plate 2 without coming into the air. The incident angle θ1 at this time is referred to as a “critical angle”. When the refractive index of air is 1, and the refractive index of the transparent plate 2 is n, the incident angle θ1 that satisfies n × sin θ1 = 1 is the critical angle according to Snell's law.

臨界角よりも入射角θ1が大きければ、励起光Eは主表面2Bで全反射する。また、主表面2Bに平行な主表面2Aでも励起光Eの入射角はθ1になるので励起光Eは全反射する。このように三角プリズム21を介して励起光Eを入射することで全反射を生じさせることができる。   If the incident angle θ1 is larger than the critical angle, the excitation light E is totally reflected by the main surface 2B. In addition, even on the main surface 2A parallel to the main surface 2B, the incident angle of the excitation light E is θ1, so that the excitation light E is totally reflected. In this way, the total reflection can be caused by making the excitation light E incident through the triangular prism 21.

主表面2Aに対する三角プリズム21の斜面A(入射面)のなす角度をθとする。角度θは本発明における「所定の角度」に相当する。図4のように励起光源6が斜面Aに接触し、かつ、励起光Eが広がらなければθ=θ1となる。しかし、実際には三角プリズム21の表面に静電気が生じるとその静電気により励起光源6が損傷する可能性があるので励起光源6は斜面Aから離して設けられる。また励起光Eは広がりながら進む。これらの点を考慮して角度θは以下のように定まる。   An angle formed by the slope A (incident surface) of the triangular prism 21 with respect to the main surface 2A is defined as θ. The angle θ corresponds to the “predetermined angle” in the present invention. If the excitation light source 6 is in contact with the inclined surface A as shown in FIG. 4 and the excitation light E does not spread, θ = θ1. However, in actuality, if static electricity is generated on the surface of the triangular prism 21, the excitation light source 6 may be damaged by the static electricity, so the excitation light source 6 is provided away from the inclined surface A. The excitation light E travels while spreading. Considering these points, the angle θ is determined as follows.

図5は、励起光Eの広がりを考慮した場合の角度θを説明する図である。
図5を参照して、励起光Eの光軸をJとする。光軸Jは斜面Aに垂直である。また、光軸Jに平行な直線(すなわち斜面Aの垂線)をB1とする。光軸Jに対して励起光Eのなす角度(広がり角)はψ1であるので励起光Eと垂線B1とのなす角度もψ1である。また、励起光Eは三角プリズム21に入ると屈折する。屈折角は角度ψ2である。励起光Eは主表面2Bで全反射する。主表面2Bの垂線をB2とする。垂線B2に対し励起光Eのなす角度はψ3である。ここで角度ψ3は臨界角である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the angle θ when the spread of the excitation light E is taken into consideration.
Referring to FIG. 5, let J be the optical axis of excitation light E. The optical axis J is perpendicular to the slope A. In addition, a straight line parallel to the optical axis J (that is, a perpendicular to the slope A) is defined as B1. Since the angle (spreading angle) formed by the excitation light E with respect to the optical axis J is ψ1, the angle formed by the excitation light E and the perpendicular B1 is also ψ1. The excitation light E is refracted when entering the triangular prism 21. The refraction angle is angle ψ2. The excitation light E is totally reflected by the main surface 2B. The perpendicular of main surface 2B is defined as B2. The angle formed by the excitation light E with respect to the perpendicular B2 is ψ3. Here, the angle ψ3 is a critical angle.

角度θ,ψ2,ψ3について、以下の式(1)の関係が成立する。
θ=ψ2+ψ3 …(1)
三角プリズム21および透明板2の屈折率をnとする。スネルの法則より、角度ψ1〜ψ3については、以下の式(2)および式(3)の関係が成立する。
Regarding the angles θ, ψ2, and ψ3, the relationship of the following formula (1) is established.
θ = ψ2 + ψ3 (1)
The refractive indexes of the triangular prism 21 and the transparent plate 2 are n. According to Snell's law, the relations of the following expressions (2) and (3) are established for the angles ψ1 to ψ3.

sinψ1=n×sinψ2 …(2)
n×sinψ3=1 …(3)
式(1)〜(3)より、角度θ,ψ1について以下の式(4)に示す関係が成立する。
sinψ1 = n × sinψ2 (2)
n × sin ψ3 = 1 (3)
From the equations (1) to (3), the relationship shown in the following equation (4) is established for the angles θ and ψ1.

θ=sin-1(sinψ1/n)+sin-1(1/n) …(4)
たとえば透明板2の素材がアクリル樹脂の場合、nは約1.482である。たとえばψ1=12.5°とすると、式(4)から角度θは約50°になる。よってθ≧50°に設定すれば主表面2A,2Bで励起光Eの全反射が生じる。なお、このときの角度ψ3は約42.4°である。
θ = sin −1 (sin ψ1 / n) + sin −1 (1 / n) (4)
For example, when the material of the transparent plate 2 is an acrylic resin, n is about 1.482. For example, when ψ1 = 12.5 °, the angle θ is about 50 ° from the equation (4). Therefore, if θ ≧ 50 ° is set, total reflection of the excitation light E occurs on the main surfaces 2A and 2B. The angle ψ3 at this time is about 42.4 °.

図6は、図1の光ファイバ4の断面図である。
図6を参照して、光ファイバ4は、コア部12、コア部12の周囲に設けられるクラッド部14、および、クラッド部14の周囲に設けられる被覆部16を含む。コア部12、クラッド部14、被覆部16のそれぞれの直径は5μm,125μm,245μmである。また、光ファイバ4の最大受光角を示すNA(開口数)は0.13となる。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical fiber 4 of FIG.
With reference to FIG. 6, the optical fiber 4 includes a core part 12, a clad part 14 provided around the core part 12, and a covering part 16 provided around the clad part 14. The diameters of the core portion 12, the cladding portion 14, and the covering portion 16 are 5 μm, 125 μm, and 245 μm, respectively. The NA (numerical aperture) indicating the maximum light receiving angle of the optical fiber 4 is 0.13.

光ファイバ4はシングルモードファイバであるのでコア部12の径が小さい。よって光ファイバ4の断面から励起光Eを入れようとすれば、励起光源の光軸Jを精度よく調整する必要がある。しかし本実施の形態では光ファイバの側面方向から励起光がコア部に入る。よってコア部12の径が小さいため透明板2から出た励起光Eが光ファイバ4を通過しても反射部8での反射を繰り返すことでコア部12に吸収される励起光の量を増やすことができる。よって励起光Eの光軸を精度よく調整しなくてもよくなる。また、光ファイバから出る光はビーム径が小さく、かつ高パワーとなる。   Since the optical fiber 4 is a single mode fiber, the diameter of the core portion 12 is small. Therefore, if the excitation light E is to be entered from the cross section of the optical fiber 4, it is necessary to adjust the optical axis J of the excitation light source with high accuracy. However, in the present embodiment, excitation light enters the core portion from the side surface direction of the optical fiber. Therefore, since the diameter of the core part 12 is small, even if the excitation light E emitted from the transparent plate 2 passes through the optical fiber 4, the amount of excitation light absorbed by the core part 12 is increased by repeating reflection at the reflection part 8. be able to. Therefore, it is not necessary to adjust the optical axis of the excitation light E with high accuracy. Further, the light emitted from the optical fiber has a small beam diameter and high power.

被覆部16はたとえばアクリル等の透明樹脂である。被覆部は光ファイバ4が曲げられたときの応力を分散させる。光ファイバ4の側面の1箇所に励起光Eが集中すると、その部分の被覆部が溶ける。これにより、光ファイバ4は被覆部が溶けた部分に応力が集中して折れやすくなる。よって励起光Eはできるだけ広がるほうが好ましい。   The covering portion 16 is a transparent resin such as acrylic. The covering portion disperses the stress when the optical fiber 4 is bent. When the excitation light E is concentrated on one side of the side surface of the optical fiber 4, the covering portion of that portion is melted. As a result, the optical fiber 4 is easily broken due to stress concentration in the melted portion of the coating. Therefore, it is preferable that the excitation light E spreads as much as possible.

図7は、励起光源6に用いられるLDチップの発光部を示す模式図である。
図7を参照して、斜面Aの反対側から励起光源6(LDチップ)の発光部61を見た状態を示す。斜面Aは図5に示すように励起光Eの光軸に垂直な平面である。発光部61において主表面2Aに平行な方向(図7においてC1−C2軸方向)の長さは、斜面Aにおいて軸C1−C2方向に垂直な方向(図7においてC3−C4軸方向)の長さよりも短くなる。具体的に説明すると、たとえば発光部61の辺a1の長さは100μmであり、辺a2の長さは1μmである。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a light emitting part of an LD chip used for the excitation light source 6.
With reference to FIG. 7, the state which looked at the light emission part 61 of the excitation light source 6 (LD chip) from the opposite side of the slope A is shown. The slope A is a plane perpendicular to the optical axis of the excitation light E as shown in FIG. The length of the light emitting portion 61 in the direction parallel to the main surface 2A (C1-C2 axis direction in FIG. 7) is the length of the slope A in the direction perpendicular to the axis C1-C2 direction (C3-C4 axis direction in FIG. 7). Shorter than that. Specifically, for example, the length of the side a1 of the light emitting unit 61 is 100 μm, and the length of the side a2 is 1 μm.

細いスリットから出る光ほど大きく回折するが、同様の現象が励起光源6から発せられた励起光Eに生じる。よって図7に示すように、励起光Eの光軸に垂直な斜面Aにおいて、主表面2Aに平行な第1の向き(C1−C2軸方向)の励起光Eの広がりは、斜面AにおいてC1−C2軸方向に垂直な第2の向き(C3−C4軸方向)の励起光Eの広がりよりも大きくなる。   The light emitted from the narrow slit is diffracted more greatly, but the same phenomenon occurs in the excitation light E emitted from the excitation light source 6. Therefore, as shown in FIG. 7, on the slope A perpendicular to the optical axis of the excitation light E, the spread of the excitation light E in the first direction (C1-C2 axis direction) parallel to the main surface 2A is C1 on the slope A. It becomes larger than the spread of the excitation light E in the second direction (C3-C4 axis direction) perpendicular to the -C2 axis direction.

本実施の形態では図7のC3−C4軸方向に励起光Eが広がることを抑えることで励起光Eを効率よく透明板2に入れることができる。また、励起光Eを主表面2Aに沿った方向に大きく広げることで光ファイバ4の損傷を防ぐことができる。   In the present embodiment, the excitation light E can be efficiently put into the transparent plate 2 by suppressing the excitation light E from spreading in the C3-C4 axis direction of FIG. Further, the optical fiber 4 can be prevented from being damaged by greatly spreading the excitation light E in the direction along the main surface 2A.

図8は、図1の反射部8、および周辺の構成を詳細に示す図である。
図8を参照して、透明板2から出た励起光は反射部8で反射し、光ファイバ4のコア部に吸収されなかった光は透明板2に再入射する。反射部8は主表面2Aの周辺部2Dおよび主表面2Bの周辺部2Eと隙間が生じないよう密着している。これにより透明板2に再入射した励起光(反射光)を透明板2に閉じ込めることができる。仮に隙間が存在する場合、反射光がその隙間にまわりこむと透明板2に入射した光は最終的に透明板2の外部に逃げる。反射部8を周辺部2D,2Eに密着させるため主表面2A,2Bは平坦な程好ましい。
FIG. 8 is a diagram showing in detail the configuration of the reflection unit 8 in FIG. 1 and the surroundings.
With reference to FIG. 8, the excitation light emitted from the transparent plate 2 is reflected by the reflecting portion 8, and the light that has not been absorbed by the core portion of the optical fiber 4 reenters the transparent plate 2. The reflecting portion 8 is in close contact with the peripheral portion 2D of the main surface 2A and the peripheral portion 2E of the main surface 2B so that no gap is generated. As a result, the excitation light (reflected light) re-incident on the transparent plate 2 can be confined in the transparent plate 2. If there is a gap, the light incident on the transparent plate 2 will eventually escape to the outside of the transparent plate 2 when the reflected light enters the gap. The main surfaces 2A and 2B are preferably as flat as possible in order to bring the reflecting portion 8 into close contact with the peripheral portions 2D and 2E.

図9は、反射部8と主表面2Aとの間に隙間が生じた場合の問題点を説明する図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining a problem when a gap is generated between the reflecting portion 8 and the main surface 2A.

図9を参照して、側面2Cから出た励起光Eは反射部8により反射を繰り返し、反射部8と主表面2Aとの隙間から透明板2に入射する。透明板2では励起光Eは反射部8により反射を繰り返すが、最終的に反射部8の存在しない部分で透明板2の外部に逃げる。な、この現象は図3に示す光の屈折と同じ現象である。   Referring to FIG. 9, excitation light E emitted from side surface 2 </ b> C is repeatedly reflected by reflection portion 8 and enters transparent plate 2 through a gap between reflection portion 8 and main surface 2 </ b> A. In the transparent plate 2, the excitation light E is repeatedly reflected by the reflecting portion 8, but finally escapes to the outside of the transparent plate 2 at a portion where the reflecting portion 8 does not exist. This phenomenon is the same as the light refraction shown in FIG.

再び図8を参照しながら説明する。励起光Eの波長および透明板2の屈折率nは、透明板2における主表面2A,2Bにおける励起光Eの臨界角(図中の角度ψ3)が、主表面2A,2Bの垂直な方向に対して45°未満になるように設定される。このとき、側面2Cは、図8に示すように主表面2A,2Bに対して垂直に設けられるか、あるいは主表面2A,2Bに対して垂直な方向から(45−臨界角)°以下の角度の傾きになるように設けられる。   A description will be given with reference to FIG. 8 again. The wavelength of the excitation light E and the refractive index n of the transparent plate 2 are such that the critical angle of the excitation light E on the main surfaces 2A and 2B of the transparent plate 2 (angle ψ3 in the figure) is perpendicular to the main surfaces 2A and 2B. The angle is set to be less than 45 °. At this time, the side surface 2C is provided perpendicular to the main surfaces 2A and 2B as shown in FIG. 8, or an angle of (45-critical angle) or less from the direction perpendicular to the main surfaces 2A and 2B. It is provided so that it may become the inclination of.

これにより、側面2Cから一旦出て反射面によって反射した励起光Eが側面2Cから再び透明板2に入射するときに、どのような角度で入射しても主表面2A,2Bで全反射するので損失を少なくすることができる。特に側面2Cには光ファイバ4が巻かれることになるので、透明板2Eの外部に出た励起光Eは様々な方向に散乱されるが、このような構成によれば、側面2Cから透明板の内部に入射した励起光は主表面2A,2Bから抜けることがなくなる。   As a result, when the excitation light E once exiting the side surface 2C and reflected by the reflecting surface enters the transparent plate 2 again from the side surface 2C, it is totally reflected by the main surfaces 2A and 2B no matter what angle it enters. Loss can be reduced. In particular, since the optical fiber 4 is wound around the side surface 2C, the excitation light E emitted outside the transparent plate 2E is scattered in various directions. According to such a configuration, the side plate 2C is transparent to the transparent plate. The excitation light incident on the inside of the main surface 2A, 2B will not escape.

なお、励起光源は主表面2B側に設置されてもよく、透明板2の側面と対向するように設置されてもよい。   The excitation light source may be installed on the main surface 2B side, or may be installed to face the side surface of the transparent plate 2.

図10は、実施の形態1の変形例を示す図である。
図10を参照して、励起光源6は側面2Cに向けて励起光Eを発する。反射部8Aは一部に励起光Eを通すための透明な導光部8Bを含む点で図1の反射部8と異なる。なお、励起光Eの屈折角ψ4が上述の臨界角(42.4°)よりも小さくなるように、励起光源6での励起光Eの向き(光軸の向き)が調整される。これにより側面2Cから透明板2の内部に入射した励起光Eは主表面2A,2Bで全反射する。
FIG. 10 is a diagram illustrating a modification of the first embodiment.
Referring to FIG. 10, excitation light source 6 emits excitation light E toward side surface 2C. The reflection portion 8A is different from the reflection portion 8 of FIG. 1 in that the reflection portion 8A includes a transparent light guide portion 8B through which excitation light E passes. The direction of the excitation light E (the direction of the optical axis) at the excitation light source 6 is adjusted so that the refraction angle ψ4 of the excitation light E is smaller than the above-mentioned critical angle (42.4 °). Thereby, the excitation light E incident on the inside of the transparent plate 2 from the side surface 2C is totally reflected by the main surfaces 2A and 2B.

以上のように、実施の形態1によれば、小型で高出力の光増幅器を実現することができる。   As described above, according to the first embodiment, a small and high output optical amplifier can be realized.

また、実施の形態1によれば、励起光を光増幅ファイバのコア部に入れるための光軸調整に要する手間が軽減される。   Further, according to the first embodiment, the labor required for adjusting the optical axis for entering the excitation light into the core of the optical amplification fiber is reduced.

[実施の形態2]
図11は、実施の形態2の光増幅器の上面図である。
[Embodiment 2]
FIG. 11 is a top view of the optical amplifier according to the second embodiment.

図11を参照して、光増幅器1Aは励起光源6A,6Bをさらに備える点で図1の光増幅器1と異なる。励起光源6A,6Bは励起光源6と同様に励起光Eを各々発する半導体レーザである。また、主表面2Aでは励起光源6A,6Bのそれぞれに対応して三角プリズム22,23が設けられる点で光増幅器1Aは光増幅器1と異なる。光増幅器1Aの他の部分は光増幅器1と同様の構成であるので以後の説明は繰り返さない。   Referring to FIG. 11, optical amplifier 1A is different from optical amplifier 1 in FIG. 1 in that pumping light sources 6A and 6B are further provided. The pumping light sources 6A and 6B are semiconductor lasers that emit pumping light E similarly to the pumping light source 6. Further, the optical amplifier 1A differs from the optical amplifier 1 in that triangular prisms 22 and 23 are provided on the main surface 2A corresponding to the excitation light sources 6A and 6B, respectively. Since other parts of optical amplifier 1A have the same configuration as optical amplifier 1, the following description will not be repeated.

実施の形態2では励起光源を複数備える。これらの励起光源は本発明の「励起光発生部」を構成する。また、実施の形態2において励起光源の数は可変である。よって実施の形態2によれば励起光のパワーを調整できる。   In the second embodiment, a plurality of excitation light sources are provided. These excitation light sources constitute the “excitation light generator” of the present invention. In the second embodiment, the number of excitation light sources is variable. Therefore, according to the second embodiment, the power of the excitation light can be adjusted.

なお、ある励起光源から発せられた励起光が反射して再びその励起光源に戻ると、励起光源の発光部(LD素子の発光端面)が損傷する可能性がある。このため、励起光源6,6A,6Bの各々では、励起光の光軸が透明板2の中心(円の中心M)を通らないよう励起光Eを発する向きが調整される。具体的には、励起光源から透明板2に入射した励起光の光路と、入射した励起光Eが反射部8で反射した反射光の光路とが、主表面2Aに直交する方向(図11において紙面に垂直な方向)から見た場合に重ならないように、励起光Eを発する向きが調整される。これにより反射光が励起光源に戻らないので励起光源の損傷を防ぐことができる。   In addition, when the excitation light emitted from a certain excitation light source is reflected and returns to the excitation light source again, there is a possibility that the light emitting portion of the excitation light source (light emitting end face of the LD element) is damaged. Therefore, in each of the excitation light sources 6, 6 </ b> A, 6 </ b> B, the direction in which the excitation light E is emitted is adjusted so that the optical axis of the excitation light does not pass through the center of the transparent plate 2 (the center M of the circle). Specifically, the optical path of the excitation light that has entered the transparent plate 2 from the excitation light source and the optical path of the reflected light that is reflected by the reflecting portion 8 of the incident excitation light E are orthogonal to the main surface 2A (in FIG. 11). The direction in which the excitation light E is emitted is adjusted so as not to overlap when viewed from a direction perpendicular to the paper surface. Thereby, since reflected light does not return to an excitation light source, damage to an excitation light source can be prevented.

図12は、励起光源6,6A,6Bの配置例を示す図である。
図12を参照して、励起光源6,6A,6Bは主表面2A上において図11に示す励起光源6,6A,6Bとそれぞれ同じ位置に設けられるが、主表面2Aに直交する方向(図12において紙面に垂直な方向)から見た場合に励起光Eの光軸が円の中心Mを通らないように励起光Eを発する向きが設定される。たとえば励起光源6からの励起光Eは光路PT1を通り反射部8に達する。反射光は光路PT2を通る。
FIG. 12 is a diagram showing an arrangement example of the excitation light sources 6, 6A, 6B.
Referring to FIG. 12, excitation light sources 6, 6A, 6B are provided on main surface 2A at the same positions as excitation light sources 6, 6A, 6B shown in FIG. 11, but in a direction orthogonal to main surface 2A (FIG. 12). The direction in which the excitation light E is emitted is set so that the optical axis of the excitation light E does not pass through the center M of the circle when viewed from the direction perpendicular to the paper surface in FIG. For example, the excitation light E from the excitation light source 6 reaches the reflection part 8 through the optical path PT1. The reflected light passes through the optical path PT2.

図13は、励起光源6,6A,6Bの別の配置例を示す図である。
図13を参照して、位置P1〜P3はそれぞれ図11の励起光源6,6A,6Bの位置を示す。図13に示す配置では励起光源6,6A,6Bは位置P1〜P3からそれぞれ+Y方向、+Y方向,−X方向にずらした位置に設けられる。三角プリズム21〜23も励起光源6,6A,6Bにそれぞれ対応した位置に設けられる。これにより、励起光源6,6A,6Bの各々が発した励起光Eの光軸は円の中心Mを通らなくなる。
FIG. 13 is a diagram showing another arrangement example of the excitation light sources 6, 6A, 6B.
Referring to FIG. 13, positions P1 to P3 indicate the positions of excitation light sources 6, 6A and 6B in FIG. 11, respectively. In the arrangement shown in FIG. 13, the excitation light sources 6, 6A, 6B are provided at positions shifted from the positions P1 to P3 in the + Y direction, the + Y direction, and the −X direction, respectively. The triangular prisms 21 to 23 are also provided at positions corresponding to the excitation light sources 6, 6A and 6B, respectively. As a result, the optical axis of the excitation light E emitted from each of the excitation light sources 6, 6A, 6B does not pass through the center M of the circle.

また、ある励起光源自身が発した励起光による損傷を防ぐだけでなく他の励起光源が発した励起光による損傷を防ぐ必要がある。   Moreover, it is necessary not only to prevent damage due to excitation light emitted from a certain excitation light source itself, but also to prevent damage due to excitation light emitted from other excitation light sources.

図14は、励起光の影響を互いに受けないよう励起光源6,6Aを配置した例を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing an example in which the excitation light sources 6 and 6A are arranged so as not to be affected by the excitation light.

図14を参照して、光増幅器1Aの断面を示す。励起光源6は、自己が発する励起光が反射部8に到達するまでの間に、励起光源6Aに対応して設けられた三角プリズム22に入射しないように、励起光Eを発する向きが設定される。励起光源6Aが励起光Eを発する向きについても同様である。これにより、励起光源6,6Aの一方から出た励起光が他方に入射しないので励起光源6,6Aの損傷を防ぐことができる。なお励起光源6Bの配置も図14の励起光源6,6Aの配置と同様である。このように実施の形態2において、複数の励起光源は光路が互いに重ならないように配置される。   Referring to FIG. 14, a cross section of the optical amplifier 1A is shown. The direction of emitting the excitation light E is set so that the excitation light emitted by itself does not enter the triangular prism 22 provided corresponding to the excitation light source 6A until the excitation light emitted from itself reaches the reflecting portion 8. The The same applies to the direction in which the excitation light source 6A emits the excitation light E. Thereby, since the excitation light emitted from one of the excitation light sources 6 and 6A does not enter the other, damage to the excitation light sources 6 and 6A can be prevented. The arrangement of the excitation light source 6B is the same as the arrangement of the excitation light sources 6 and 6A in FIG. As described above, in the second embodiment, the plurality of excitation light sources are arranged so that the optical paths do not overlap each other.

また、複数の励起光源および三角プリズムは主表面2B側あるいは主表面2A,2Bの両側に設けられてもよい。この場合にも、複数の励起光源の各々は、自己が発した励起光の光路とその励起光が反射部で反射した反射光の光路とが主表面に垂直な方向から見た場合に重ならないように励起光の発する向きを調整するとともに、自己が発した励起光が反射部に到達する間に他の励起光源に対応して設けられた三角プリズムに入射しないように励起光の発する向きを調整する必要がある。   A plurality of excitation light sources and triangular prisms may be provided on the main surface 2B side or on both sides of the main surfaces 2A and 2B. In this case as well, each of the plurality of excitation light sources does not overlap when the optical path of the excitation light emitted by itself and the optical path of the reflected light reflected by the reflection portion are viewed from a direction perpendicular to the main surface. The direction in which the excitation light is emitted is adjusted so that the excitation light emitted by itself does not enter the triangular prism provided corresponding to the other excitation light source while it reaches the reflecting portion. It needs to be adjusted.

以上のように、実施の形態2によれば、励起光源の数を変えることにより励起光のパワーを変えることができる。   As described above, according to the second embodiment, the power of the excitation light can be changed by changing the number of excitation light sources.

また、実施の形態2によれば、励起光源がダメージを受けることを防止できる。
[実施の形態3]
図15は、実施の形態3のレーザ装置の構成を示す概略図である。
Further, according to the second embodiment, the excitation light source can be prevented from being damaged.
[Embodiment 3]
FIG. 15 is a schematic diagram showing the configuration of the laser apparatus according to the third embodiment.

図15を参照して、レーザ装置31は、光増幅器1Aと、反射鏡32と、コリメータレンズ34A,34Bと、集光レンズ36A,36Bと、ファイバアライナ38A,38Bとを備える。なおレーザ装置31は光増幅器1Aに代えて図1に示す光増幅器1を備えていてもよい。   Referring to FIG. 15, the laser device 31 includes an optical amplifier 1A, a reflecting mirror 32, collimator lenses 34A and 34B, condensing lenses 36A and 36B, and fiber aligners 38A and 38B. The laser device 31 may include the optical amplifier 1 shown in FIG. 1 instead of the optical amplifier 1A.

反射鏡32は、光ファイバ4の他方端から出た信号光S2の一部を反射して光ファイバ4の一方端の面F1に再入射させるとともに、他方端の面F2から出た信号光S2の一部を透過する。光増幅器1による信号光S2の増幅と反射鏡による信号光S2の損失やファイバ内の損失やドーパント濃度による消光、ファイバ長さに依存して起こる消光とが釣り合うとレーザ発振が生じ、反射鏡32を透過する信号光S2はレーザ光となる。なお消光とは発振波長の光を吸収して再度蓄光するために、一般的にはフォノン放出などによって熱として光エネルギーが失われる現象を指す。   The reflecting mirror 32 reflects a part of the signal light S2 emitted from the other end of the optical fiber 4 to re-enter the surface F1 at one end of the optical fiber 4, and the signal light S2 emitted from the surface F2 at the other end. Part of. When the amplification of the signal light S2 by the optical amplifier 1 and the loss of the signal light S2 by the reflecting mirror, the loss in the fiber, the quenching due to the dopant concentration, and the quenching that occurs depending on the fiber length are balanced, laser oscillation occurs, and the reflecting mirror 32 The signal light S2 that passes through becomes laser light. Note that quenching generally refers to a phenomenon in which light energy is lost as heat due to phonon emission or the like because light of an oscillation wavelength is absorbed and stored again.

コリメータレンズ34Aは信号光S1を平行な光線にする。集光レンズ36Aは光ファイバ4の一端面に信号光S1を入れるため、平行光線となった信号光S1を集光する。
また、コリメータレンズ34Bは光ファイバ4から出る信号光S2を平行な光線にする。集光レンズ36Bは平行光線となった信号光S2を集光する。集光後の信号光S2(レーザ光)はたとえば微細加工に用いられる。なお、ファイバアライナ38Aは、38Bは光ファイバ4の端面の位置を微調整するために用いられる。
The collimator lens 34A makes the signal light S1 a parallel light beam. The condensing lens 36 </ b> A condenses the signal light S <b> 1 that has become a parallel light beam in order to put the signal light S <b> 1 into one end face of the optical fiber 4.
Further, the collimator lens 34B turns the signal light S2 emitted from the optical fiber 4 into parallel light beams. The condensing lens 36B condenses the signal light S2 that has become parallel rays. The focused signal light S2 (laser light) is used for fine processing, for example. The fiber aligner 38 </ b> A is used for finely adjusting the position of the end face of the optical fiber 4.

図15に示すようにレーザ装置31では光ファイバ4に対して1つの反射鏡のみが設けられる。よって、従来のLD励起固体レーザと比較して反射鏡の数が少なくなり、振動衝撃によって光増幅器と反射鏡との相対的位置がずれても、容易に調整を行なうことができる。   As shown in FIG. 15, the laser device 31 is provided with only one reflecting mirror for the optical fiber 4. Therefore, the number of reflecting mirrors is reduced as compared with a conventional LD-pumped solid-state laser, and adjustment can be easily performed even if the relative position between the optical amplifier and the reflecting mirror is shifted due to vibration shock.

以上のように実施の形態3によれば、光ファイバを含む光増幅器から出た光を1枚の反射鏡により光増幅器に帰還させることで、反射鏡と光増幅器との相対的位置を容易に調整できるレーザ装置を実現できる。   As described above, according to the third embodiment, the light emitted from the optical amplifier including the optical fiber is fed back to the optical amplifier by one reflecting mirror, so that the relative position between the reflecting mirror and the optical amplifier can be easily set. An adjustable laser device can be realized.

なお、実施の形態1から形態3に示す光ファイバはフォトニック結晶ファイバであってもよい。フォトニック結晶とは屈折率の異なる2種類の物質を光の波長程度のサイズおよび間隔で周期的に配列させた人工結晶である。フォトニック結晶は波長選択性を有し、結晶の周期に応じた波長の光のみ、界面で反射する性質を持つ。その理由として、空孔の周期構造によるエネルギーバンド構造(フォトニックバンド)により、結晶の周期に応じた波長はフォトニック結晶中での存在が許されないためである。   The optical fibers shown in the first to third embodiments may be photonic crystal fibers. The photonic crystal is an artificial crystal in which two kinds of substances having different refractive indexes are periodically arranged with a size and an interval about the wavelength of light. Photonic crystals have wavelength selectivity, and have the property that only light having a wavelength corresponding to the period of the crystal is reflected at the interface. This is because the wavelength corresponding to the crystal period is not allowed to exist in the photonic crystal due to the energy band structure (photonic band) due to the periodic structure of the holes.

周期構造により選択された波長の光はフォトニック結晶中に侵入できない。よって光はフォトニック結晶に囲まれた光伝播領域を伝播する。フォトニック結晶ファイバは従来の光導波路が有していた様々な制限を受けなくなる。たとえば曲げ半径を小さくしても光ファイバの外部に漏れ出す光を少なくすることができる。これにより、励起光のパワーを効率よくファイバからの出射光に変換することができる。   Light having a wavelength selected by the periodic structure cannot penetrate into the photonic crystal. Therefore, light propagates through a light propagation region surrounded by the photonic crystal. The photonic crystal fiber is not subject to the various limitations that conventional optical waveguides have. For example, even if the bending radius is reduced, the amount of light leaking out of the optical fiber can be reduced. Thereby, the power of excitation light can be efficiently converted into light emitted from the fiber.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

実施の形態1の光増幅器の上面図である。FIG. 3 is a top view of the optical amplifier according to the first embodiment. 図1のII−II間の断面図である。It is sectional drawing between II-II of FIG. 三角プリズム21が主表面2Aに設けられていない場合における励起光Eの進行方向を示す図である。It is a figure which shows the advancing direction of the excitation light E in case the triangular prism 21 is not provided in the main surface 2A. 三角プリズム21を主表面2Aに設けた場合における励起光Eの進行方向を示す図である。It is a figure which shows the advancing direction of the excitation light E when the triangular prism 21 is provided in the main surface 2A. 励起光Eの広がりを考慮した場合の角度θを説明する図である。It is a figure explaining angle (theta) when the breadth of excitation light E is considered. 図1の光ファイバ4の断面図である。It is sectional drawing of the optical fiber 4 of FIG. 励起光源6に用いられるLDチップの発光部を示す模式図である。4 is a schematic diagram showing a light emitting portion of an LD chip used for an excitation light source 6. FIG. 図1の反射部8、および周辺の構成を詳細に示す図である。It is a figure which shows the reflection part 8 of FIG. 1, and the surrounding structure in detail. 反射部8と主表面2Aとの間に隙間が生じた場合の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem when a clearance gap arises between the reflection part 8 and 2 A of main surfaces. 実施の形態1の変形例を示す図である。6 is a diagram showing a modification of the first embodiment. FIG. 実施の形態2の光増幅器の上面図である。6 is a top view of an optical amplifier according to a second embodiment. FIG. 励起光源6,6A,6Bの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the excitation light sources 6, 6A, 6B. 励起光源6,6A,6Bの別の配置例を示す図である。It is a figure which shows another example of arrangement | positioning of the excitation light sources 6, 6A, 6B. 励起光の影響を互いに受けないよう励起光源6,6Aを配置した例を示す図である。It is a figure which shows the example which has arrange | positioned the excitation light sources 6 and 6A so that it may not receive the influence of excitation light mutually. 実施の形態3のレーザ装置の構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a laser device according to a third embodiment. 従来のLD励起固体レーザの共振器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the resonator of the conventional LD excitation solid-state laser. 従来のファイバレーザの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional fiber laser. 図17の光ファイバ116と共振器202との接続を示す図である。It is a figure which shows the connection of the optical fiber 116 of FIG. 17, and the resonator 202. FIG. 従来の光ファイバアンプの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional optical fiber amplifier.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A 光増幅器、2 透明板、2A,2B 主表面、2C 側面、2D,2E 周辺部、4,116,210 光ファイバ、6,6A,6B 励起光源、8,8A 反射部、8B 導光部、10 信号光源、12 コア部、14 クラッド部、16 被覆部、21〜23 三角プリズム、31,100,200 レーザ装置、32,106,108 反射鏡、34A,34B コリメータレンズ、36A,36B 集光レンズ、38A,38B ファイバアライナ、61 発光部、102,202 共振器、104 結晶、110 Qスイッチ、112 LDアレイ、114 レンズ、118 ファイバカップリング、206,208 ファイバブラッググレーティング、218 コア、220 第1クラッド、222 第2クラッド、300 光ファイバアンプ、301 光増幅ファイバ、302,304 光源、306 ファイバ支線、308 ファイバカプラ、A 斜面、B1〜B3 垂線、E 励起光、F1,F2 面、J 光軸、LA レーザ光、M 中心、P1〜P3 位置、PT1〜PT4 光路、S1,S2,S100 信号光、θ,ψ1〜ψ4 角度、θ1 入射角、θ2 屈折角。   1, 1A optical amplifier, 2 transparent plate, 2A, 2B main surface, 2C side surface, 2D, 2E peripheral part, 4, 116, 210 optical fiber, 6, 6A, 6B excitation light source, 8, 8A reflection part, 8B light guide Part, 10 signal light source, 12 core part, 14 clad part, 16 covering part, 21-23 triangular prism, 31, 100, 200 laser device, 32, 106, 108 reflector, 34A, 34B collimator lens, 36A, 36B Optical lens, 38A, 38B fiber aligner, 61 light emitting section, 102, 202 resonator, 104 crystal, 110 Q switch, 112 LD array, 114 lens, 118 fiber coupling, 206, 208 fiber Bragg grating, 218 core, 220 1st 1 clad, 222 second clad, 300 optical fiber array 301, optical amplification fiber, 302, 304 light source, 306 fiber branch, 308 fiber coupler, A slope, B1 to B3 perpendicular, E excitation light, F1, F2 plane, J optical axis, LA laser light, M center, P1 P3 position, PT1 to PT4 optical path, S1, S2, S100 signal light, θ, ψ1 to ψ4 angles, θ1 incident angle, θ2 refraction angle.

Claims (11)

互いに平行な第1および第2の主表面を有する透明板と、
前記第1および第2の主表面をつなぐ側面に沿って巻かれ、入射した信号光を励起光によって増幅する光ファイバと、
前記透明板の内部において前記第1および第2の主表面で全反射するように前記励起光を前記透明板に与える励起光発生部と、
前記第1の主表面の周辺部から前記第2の主表面の周辺部にわたって、前記側面ごと前記光ファイバを包み、かつ、前記光ファイバを包む内側の面が前記励起光を反射させる反射面となる反射部とを備え
前記第1および第2の主表面における前記励起光の臨界角が、前記第1および第2の主表面と垂直な方向に対して45°未満になるように、前記励起光の波長および前記透明板の屈折率が選択され、
前記側面は、前記第1および第2の主表面に対して垂直に設けられるか、または前記第1および第2の主表面に対して垂直な方向から45°と前記臨界角との差以下の角度で設けられる、光増幅器。
A transparent plate having first and second main surfaces parallel to each other;
An optical fiber wound along a side surface connecting the first and second main surfaces and amplifying the incident signal light with pumping light;
An excitation light generating unit that applies the excitation light to the transparent plate so as to be totally reflected by the first and second main surfaces inside the transparent plate;
A reflective surface that wraps the optical fiber together with the side surfaces from a peripheral portion of the first main surface to a peripheral portion of the second main surface, and an inner surface that wraps the optical fiber reflects the excitation light. and a reflecting portion composed,
The wavelength of the excitation light and the transparency so that the critical angle of the excitation light on the first and second main surfaces is less than 45 ° with respect to the direction perpendicular to the first and second main surfaces. The refractive index of the plate is selected,
The side surface is provided perpendicular to the first and second main surfaces, or less than a difference between 45 ° and the critical angle from a direction perpendicular to the first and second main surfaces. An optical amplifier provided at an angle .
前記励起光発生部は、前記側面に向けて前記励起光を発する、請求項1に記載の光増幅器。   The optical amplifier according to claim 1, wherein the excitation light generation unit emits the excitation light toward the side surface. 前記光増幅器は、
前記第1の主表面上に設けられて前記励起光を前記透明板に導く導入部をさらに備え、
前記導入部は、
前記励起光が前記透明板内部において前記第1および第2の主表面で全反射するための所定の角度で前記第1の主表面に対して設けられる入射面を有する、請求項1に記載の光増幅器。
The optical amplifier is
An introduction part provided on the first main surface for guiding the excitation light to the transparent plate;
The introduction part is
2. The incident surface provided to the first main surface at a predetermined angle for the excitation light to be totally reflected by the first and second main surfaces inside the transparent plate. Optical amplifier.
前記励起光発生部は、前記励起光発生部から入射した励起光の光路と、前記入射した励起光が前記反射部で反射した反射光の光路とが、前記第1の主表面に直交する方向から見た場合に重ならないように、前記励起光を発する向きが設定される、請求項に記載の光増幅器。 The excitation light generation unit has a direction in which an optical path of excitation light incident from the excitation light generation unit and an optical path of reflected light reflected by the reflection unit of the incident excitation light are orthogonal to the first main surface The optical amplifier according to claim 3 , wherein a direction in which the excitation light is emitted is set so as not to overlap when viewed from above. 前記励起光発生部は、前記第1の主表面に直交する方向から見た場合に、前記励起光の光軸が前記第1の主表面の中心を通らないように前記励起光を発する向きが設定される、請求項に記載の光増幅器。 When viewed from a direction orthogonal to the first main surface, the excitation light generator has a direction to emit the excitation light so that the optical axis of the excitation light does not pass through the center of the first main surface. The optical amplifier according to claim 4 , wherein the optical amplifier is set. 前記反射部は、前記第1および第2の各々の前記周辺部に密着する、請求項1に記載の光増幅器。   The optical amplifier according to claim 1, wherein the reflection portion is in close contact with each of the first and second peripheral portions. 前記第1および第2の主表面は、外周の少なくとも一部が曲線である同一の形状を互いに有する、請求項1に記載の光増幅器。   2. The optical amplifier according to claim 1, wherein the first and second main surfaces have the same shape in which at least a part of an outer periphery is a curve. 前記第1および第2の主表面の各々の形状は、円および楕円のいずれか一方である、請求項に記載の光増幅器。 The optical amplifier according to claim 7 , wherein each of the first and second main surfaces has one of a circle and an ellipse. 前記励起光発生部は、
前記励起光を発する複数の励起光源を含み、
前記光増幅器は、
複数の励起光源のそれぞれに対応して前記第1または第2の主表面上に設けられ、前記
励起光を前記透明板に導く複数の導入部をさらに備え、
前記複数の励起光源の各々は、自己が発する前記励起光が、前記反射部に到達するまでの間に、他の励起光源に対応して設けられた前記導入部に入射しないように、前記励起光を発する向きが設定される、請求項1に記載の光増幅器。
The excitation light generator is
A plurality of excitation light sources emitting the excitation light,
The optical amplifier is
Provided on the first or second main surface corresponding to each of a plurality of excitation light sources, further comprising a plurality of introduction portions for guiding the excitation light to the transparent plate;
Each of the plurality of excitation light sources is configured so that the excitation light emitted from the plurality of excitation light sources does not enter the introduction portion provided corresponding to another excitation light source before reaching the reflection portion. The optical amplifier according to claim 1, wherein a direction of emitting light is set.
前記励起光発生部は、前記励起光の光軸に垂直かつ前記第1の主表面に平行な第1の向きの前記励起光の広がりが、前記励起光の光軸に垂直かつ前記第1の向きに垂直な第2の向きの前記励起光の広がりよりも大きくなるように、前記励起光を発する、請求項1に記載の光増幅器。   The excitation light generation unit is configured such that a spread of the excitation light in a first direction perpendicular to the optical axis of the excitation light and parallel to the first main surface is perpendicular to the optical axis of the excitation light and the first The optical amplifier according to claim 1, wherein the excitation light is emitted so as to be larger than a spread of the excitation light in a second direction perpendicular to the direction. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光増幅器と、
前記光ファイバの一方端に入射する前記信号光を発する信号光源と、
前記光ファイバの他方端から出た前記信号光の一部を反射して前記一方端に再入射させ、前記他方端から出た前記信号光の一部を透過する反射鏡とを備える、レーザ装置。
An optical amplifier according to any one of claims 1 to 10 ,
A signal light source that emits the signal light incident on one end of the optical fiber;
A laser device comprising: a reflecting mirror that reflects part of the signal light emitted from the other end of the optical fiber and re-enters the one end and transmits part of the signal light emitted from the other end .
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DE4106777A1 (en) * 1991-03-04 1992-09-10 Standard Elektrik Lorenz Ag OPTICAL AMPLIFIER
JP4138979B2 (en) * 1998-01-30 2008-08-27 浜松ホトニクス株式会社 Fiber laser equipment and laser processing equipment
JP4000704B2 (en) * 1999-02-26 2007-10-31 オムロン株式会社 Light guide plate
JP2001102662A (en) * 1999-09-30 2001-04-13 Mitsubishi Electric Corp Optical fiber equipment
JP4261006B2 (en) * 1999-12-06 2009-04-30 浜松ホトニクス株式会社 Laser apparatus and laser processing apparatus
JP4287007B2 (en) * 1999-12-28 2009-07-01 浜松ホトニクス株式会社 LASER DEVICE, LASER PROCESSING DEVICE USING THE SAME, AND OPTICAL SIGNAL AMPLIFICATION DEVICE
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