JP2003309309A - High-density and high-output laser device - Google Patents
High-density and high-output laser deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マルチモード半導
体レーザー出力を1個あるいは複数個結合して発射され
るマルチモードレーザーを励起して、高密度・高出力な
シングルモードレーザーを得るための手段、さらに詳し
くは、低出力マルチモードのレーザー装置であってもそ
の出力の増強を図って高密度・高出力なシングルモード
レーザー出力を得ることが可能な手段に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is a means for obtaining a high-density and high-power single-mode laser by exciting a multi-mode laser emitted by combining one or more multi-mode semiconductor laser outputs. More specifically, the present invention relates to a means capable of obtaining high density and high output single mode laser output by enhancing the output even in a low output multimode laser device.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザー光の高出力・高出力化への要求
を満たすため、各種のレーザー光源の高密度・高出力化
が進められている。中でも注目されているのものとして
半導体レーザーとクラッド励起レーザーファイバーがあ
る。これまでの高出力・高密度を得るためのマルチモー
ド半導体レーザー光とクラッド励起レーザーファイバー
の結合方法としては、主として次の二つの方法があっ
た。2. Description of the Related Art In order to meet the demand for high output and high output of laser light, various laser light sources have been advanced in high density and high output. Among them, semiconductor lasers and cladding pumped laser fibers are attracting attention. Conventionally, there have been the following two methods of coupling the multimode semiconductor laser light and the cladding pumped laser fiber to obtain high output and high density.
【0003】1.光学部品結合法
この方法は、図1に例示したように、マルチモードファ
イバー付レーザーダイオードバー101のマルチモード
ファイバー端末をクラッド励起レーザーファイバーの入
射指数に合わせる多数のレンズセット102を配備す
る。また、クラッド励起レーザーファイバー103の両
端面には、ファイバーレーザーミラー104,104が
配備される。1. Optical Component Coupling Method As shown in FIG. 1, this method uses a large number of lens sets 102 for adjusting the multimode fiber end of the laser diode bar 101 with a multimode fiber to the incident index of the cladding pumped laser fiber. Deploy. Fiber laser mirrors 104, 104 are provided on both end faces of the cladding pumped laser fiber 103.
【0004】この方法によれば、マルチモード半導体レ
ーザーバーでクラッド励起レーザーファイバーから高密
度高出力レーザーが得られるが、多数のレンズセット1
02やファイバーレーザーミラー104の光学部品が必
要となり、その光学部品の製作・組立てが著しく難し
く、高価となる問題点があった。According to this method, a high-density and high-power laser can be obtained from a cladding pumped laser fiber with a multimode semiconductor laser bar.
No. 02 and the fiber laser mirror 104 are required, and it is extremely difficult to manufacture and assemble the optical components, resulting in a high cost.
【0005】2.ファイバー結合法
この方法は、マルチモードファイバー付マルチモード半
導体レーザーと、クラッド励起レーザーファイバーを、
ファイバー部品を用いて光結合するもので、図2のよう
に、マルチモード半導体レーザー105を、たとえばコ
アー径200μ・開口比(NA)が0.12〜0.5の
マルチモードファイバー106に結合し、該マルチモー
ドファイバー106の先端を50〜80ミクロン程度ま
で細くしてテーパードファイバーとし、これをブラッグ
グレーティングのフィルター107を両端に配したクラ
ッド励起レーザーファイバー108に直列状に結合して
いる。2. Fiber coupling method This method uses a multimode semiconductor laser with a multimode fiber and a cladding pumped laser fiber.
As shown in FIG. 2, the multimode semiconductor laser 105 is coupled to a multimode fiber 106 having a core diameter of 200 μ and an aperture ratio (NA) of 0.12 to 0.5 as shown in FIG. The tip of the multimode fiber 106 is thinned to about 50 to 80 microns to form a tapered fiber, which is connected in series to a clad pump laser fiber 108 having Bragg grating filters 107 at both ends.
【0006】この方法は、ファイバー部品で出力を結合
できるという特徴を有しているものの、テーパー付ファ
イバーの製作、テーパー付ファイバーとクラッド励起レ
ーザーファイバーとの結合が機械的に行われており、故
障が多く使用方法も難しく、信頼性が著しく低い問題が
あった。また、本装置からの発射エネルギーを高めるに
は、クラッド励起レーザーファイバーに注入される励起
エネルギーを高めることが重要であるが、本法では、ク
ラッド励起レーザーファイバーの一端からしか注入でき
ないので、クラッド励起レーザーファイバーの性能を1
00%利用することができないという問題があった。Although this method is characterized in that the output can be coupled by a fiber component, the production of the tapered fiber and the coupling of the tapered fiber and the clad pump laser fiber are mechanically performed, which causes a failure. However, there was a problem in that the usage was difficult and the reliability was extremely low. Also, in order to increase the emission energy from this device, it is important to increase the excitation energy injected into the cladding pumped laser fiber, but in this method, it can be injected only from one end of the cladding pumped laser fiber. Laser fiber performance 1
There was a problem that it could not be used at 100%.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解消するためになされたもので、その第1の目
的は、マルチモード半導体レーザーから発射されるビー
ムをクラッド励起レーザーファイバーに励起光として簡
便にしかも効率よく直接照射・注入して高密度高出力レ
ーザーを得ることができる光学系装置を提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a first object thereof is to make a beam emitted from a multimode semiconductor laser into a cladding pumped laser fiber. It is an object of the present invention to provide an optical system device capable of obtaining a high-density and high-power laser by directly irradiating and injecting excitation light easily and efficiently.
【0008】また、本発明の第2の目的は、マルチモー
ド半導体レーザーから発射されるビームエネルギーを、
簡便にしかもクラッド励起レーザーファイバーの極限近
くまで注入することができる光学系装置を提供すること
にある。A second object of the present invention is to reduce the beam energy emitted from a multimode semiconductor laser,
An object of the present invention is to provide an optical system device capable of simply and injecting near the limit of a cladding pumped laser fiber.
【0009】本発明装置は、単結晶レーザーの励起用、
高密度波長多重(DWDM)通信のための減衰光信号増
幅再生用、二次元バーコード書き込み用、精密無痛歯牙
切削用、美容整形、眼科治療用、トリマー等の超精密機
械加工機器用など幅広い分野に利用できる。The device of the present invention is for exciting a single crystal laser,
Wide range of fields such as attenuated optical signal amplification reproduction for high-density wavelength division multiplexing (DWDM) communication, two-dimensional bar code writing, precision painless tooth cutting, cosmetic surgery, ophthalmic treatment, ultra-precision machining equipment such as trimmer Available for
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の第1発明は、マルチモード半導体レーザーから
発射された光を、希土類元素をドープしたコアーとその
周りに略同心円状に配置した少なくとも2重のクラッド
を有するクラッド励起レーザーファイバーに照射し、へ
きかいした他端面の中央部コアーからシングルモードの
レーザーが発射される装置であって、該装置が、前記マ
ルチモード半導体レーザーの発光領域のファースト軸方
向を集光するレンズと、該レンズで整形されたビームを
クラッド励起レーザーファイバーの端面に直接照射する
凸レンズを有し、かつ前記凸レンズのクラッド励起ファ
イバー側またはクラッド励起レーザーファイバー端面
に、クラッド励起レーザーファイバーから発射するシン
グルモードレーザーの波長を反射する反射膜を設けたこ
とを特徴としている。In order to achieve the above object, the first invention of the present invention is to arrange light emitted from a multimode semiconductor laser in a substantially concentric circle around a core doped with a rare earth element. A device for irradiating a clad pumped laser fiber having at least a double clad and emitting a single mode laser from a central core on the other end face of the cleaved surface, the device being a device for emitting light in an emission region of the multimode semiconductor laser. It has a lens for focusing in the fast axis direction and a convex lens for directly irradiating the end face of the cladding pumped laser fiber with a beam shaped by the lens, and the cladding lens is provided on the cladding pumped fiber side of the convex lens or on the end face of the cladding pumped laser fiber. Single-mode laser firing from a pump laser fiber It is characterized in that a reflective film that reflects wavelengths.
【0011】この構成により、高密度なシングルモード
レーザーによるマルチモード半導体レーザーの破壊を生
じさせずに、たとえば、開口比が0.05〜0.15、
略5〜7ミクロンのコアー径から、クラッド励起レーザ
ーファイバーの励起用に照射されるマルチモード半導体
レーザーエネルギーの略50−70%の高い効率でレー
ザー光を発射することが可能になる。With this configuration, the multimode semiconductor laser is not destroyed by the high density single mode laser, and the aperture ratio is 0.05 to 0.15, for example.
From the core diameter of about 5 to 7 microns, it becomes possible to emit laser light with a high efficiency of about 50 to 70% of the energy of the multimode semiconductor laser irradiated for pumping the cladding pumped laser fiber.
【0012】また、第2発明は、マルチモード半導体レ
ーザーの発光領域のファースト軸方向を集光するレンズ
と、該レンズで整形されたビームを集光する凸レンズ1
1と、開口比が0.05〜0.7であり前記凸レンズか
らビームの照射を受けるマルチモードファイバーと、希
土類元素をドープしたコアーとその周りに略同心円状に
配置した少なくとも2重のクラッドを有するクラッド励
起レーザーファイバーとを備え、前記マルチモードファ
イバーは、励起光を注入し得るように側面がクラッド励
起レーザーファイバーの最内周のクラッドに融着してお
り、マルチモードファイバーの終端はマルチモード半導
体レーザーの反射膜を有し、クラッド励起レーザーファ
イバーの一端面は、中央部のコアーから発射されるシン
グルモードの波長を反射する膜を設けていることを特徴
としている。A second aspect of the invention is a lens for converging the light in the first axis direction of the light emitting region of the multimode semiconductor laser, and a convex lens 1 for condensing the beam shaped by the lens.
1, a multimode fiber having an aperture ratio of 0.05 to 0.7 and being irradiated with a beam from the convex lens, a core doped with a rare earth element, and at least a double clad arranged around the core in a substantially concentric pattern. And a cladding pumped laser fiber having, wherein the multimode fiber has a side surface fused to the innermost cladding of the cladding pumped laser fiber so that pumping light can be injected, and the end of the multimode fiber is a multimode fiber. It has a semiconductor laser reflection film, and one end face of the cladding pumped laser fiber is provided with a film that reflects a single mode wavelength emitted from the core in the central portion.
【0013】この第2発明によれば、クラッド励起レー
ザーファイバーの端面に直接照射し、励起するのでな
く、いったんマルチモードファイバーに受け、そのマル
チモードファイバーの側面からクラッド励起レーザーフ
ァイバーに励起光を注入し、クラッド励起レーザーファ
イバーの所定端面からのみ高密度化したレーザー光を照
射するので、簡単な構造でありながら、たとえば、開口
比が0.05〜0.15、略5〜7ミクロンのコアー径
から、クラッド励起レーザーファイバーの励起用に照射
されるマルチモード半導体レーザーエネルギーの略50
−80%の高い効率でレーザー光を発射することが可能
になる。しかも、マルチモードファイバーは複数個融着
することで励起エネルギーを著しく高めることができ、
その結果、シングルモードレーザー光を限界値まで高め
ることができる。According to the second aspect of the invention, the end face of the cladding pumped laser fiber is not directly irradiated and pumped, but is once received by the multimode fiber, and pumping light is injected into the cladding pumped laser fiber from the side surface of the multimode fiber. However, since the densified laser light is emitted only from a predetermined end face of the clad pumped laser fiber, the aperture ratio is, for example, 0.05 to 0.15, and the core diameter is approximately 5 to 7 microns, although the structure is simple. From about 50 of the multimode semiconductor laser energy applied to pump the cladding pumped laser fiber.
It is possible to emit laser light with a high efficiency of -80%. Moreover, the excitation energy can be significantly increased by fusing multiple multimode fibers,
As a result, the single mode laser light can be increased to the limit value.
【0014】第1発明と第2発明において、希土類元素
をドープしたコアーとその周りに略同心円状に配置した
少なくとも2重のクラッドを有するクラッド励起レーザ
ーファイバーにおける最内周のクラッドが3辺以上の多
角形断面からなっているものを使用することが好適であ
る。この構成を採用した場合には、多角形の面に直角に
入光されるので、高密度化が得られる。In the first and second aspects of the present invention, the clad at the innermost periphery of the clad pumped laser fiber having a core doped with a rare earth element and at least double clads arranged substantially concentrically around the core has three or more sides. Preference is given to using those which have a polygonal cross section. When this configuration is adopted, the light is incident at a right angle on the polygonal surface, so that high density can be obtained.
【0015】[0015]
【発明の実施の態様】以下本発明の実施例を添付図面に
基づいて説明する。図3は本発明の第1実施例を示して
おり、2はヒートシンク1に搭載された多モード半導体
レーザーであり、ヒートシンク1ともども放熱効果のあ
る筐体6に取り付けられている。多モード半導体レーザ
ー2の光軸上には、シリンドリカルレンズ3と、エミッ
ター側がフラットでその反対側が円柱状の平―シリンド
リカルレンズ4が配置されている。シリンドリカルレン
ズ4の光軸上には、ビームを直角方向(符号8参照)に
反射させる全反射ミラーあるいはプリズム5が配されて
いる。こうしたヒートシンク1、多モード半導体レーザ
ー2、シリンドリカルレンズ3、平―シリンドリカルレ
ンズ4および全反射ミラーあるいはプリズム5からなるBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 shows a first embodiment of the present invention. Reference numeral 2 denotes a multimode semiconductor laser mounted on the heat sink 1, and both the heat sink 1 and the heat sink 1 are attached to a housing 6 having a heat radiation effect. On the optical axis of the multimode semiconductor laser 2, a cylindrical lens 3 and a flat-cylindrical lens 4 having a flat emitter side and a cylindrical opposite side are arranged. On the optical axis of the cylindrical lens 4, a total reflection mirror or a prism 5 for reflecting the beam in a right angle direction (see reference numeral 8) is arranged. The heat sink 1, the multimode semiconductor laser 2, the cylindrical lens 3, the flat-cylindrical lens 4 and the total reflection mirror or prism 5 are included.
【0016】こうしたヒートシンク1、多モード半導体
レーザー2、シリンドリカルレンズ3、平―シリンドリ
カルレンズ4および全反射ミラーあるいはプリズム5か
らなるユニットUは複数個(この例では4個)スロー軸
方向に一列に並べられている。前記ミラーあるいはプリ
ズム5は、その反射光が略平行になるように各ユニット
で位相をずらせて配置される。A plurality of units U (four in this example) including the heat sink 1, the multimode semiconductor laser 2, the cylindrical lens 3, the flat-cylindrical lens 4, and the total reflection mirror or the prism 5 are arranged in a line in the slow axis direction. Has been. The mirrors or prisms 5 are arranged with their phases shifted so that their reflected lights are substantially parallel.
【0017】多モード半導体レーザー2は、たとえば、
エミッターサイズが1ミクロン×100ミクロン、ファ
ースト軸方向広がり半値角47度、スロー軸方向広がり
半値角12度で2ワットの発光出力がある中心波長が9
15nmの特性を有するものが用いられる。エミッター
から放出されるレーザー光をまずファースト軸方向をシ
リンドリカルレンズ3で集光・整形し、次にスロー軸方
向をエミッター側がフラットでその反対側が円柱状の平
―シリンドリカルレンズ4で配置し集光・整形する。シ
リンドリカルレンズ3は、たとえば、直径0.5mm―
焦点距離0.2mmのもの、平―シリンドリカルレンズ
4は、たとえばレンズ径2mm―焦点距離8mmのもの
が望ましい。そのビームを全反射ミラーあるはプリズム
5で直角方向に反射させる。The multimode semiconductor laser 2 is, for example,
The emitter size is 1 micron x 100 microns, the fast axis divergence half-value angle is 47 degrees, and the slow axis divergence half-value angle is 12 degrees.
A material having a characteristic of 15 nm is used. The laser light emitted from the emitter is first focused and shaped by the cylindrical lens 3 in the fast axis direction, and then the slow axis direction is focused by the flat-cylindrical lens 4 having a flat emitter side and the opposite side of a cylindrical shape. Shape. The cylindrical lens 3 has a diameter of 0.5 mm, for example.
It is desirable that the focal length is 0.2 mm and the flat-cylindrical lens 4 has, for example, a lens diameter of 2 mm and a focal length of 8 mm. The beam is reflected at a right angle by a total reflection mirror or prism 5.
【0018】前記筐体6は非透光性の材料で気密性の高
い状態に製作されており、全反射ミラーあるはプリズム
5の光軸方向には、石英あるいはサファイアガラスなど
の透光板7が固定されている。そして、筐体6に隣接し
て筐体14が設けられ、この筐体14に透光板7と正対
してビーム光軸上に集光レンズ11が配置されており、
これの光軸上にはクラッド励起レーザーファイバー13
が望んでおり、筐体14は、クラッド励起レーザーファ
イバー13を集光レンズ11の焦点部に位置するように
固定するコネクター12を有している。集光レンズ11
はたとえば焦点距離4.5mmのものが用いられる。The casing 6 is made of a non-translucent material in a highly airtight state, and a transparent plate 7 such as quartz or sapphire glass 7 is provided in the optical axis direction of the total reflection mirror or prism 5. Is fixed. A case 14 is provided adjacent to the case 6, and a condenser lens 11 is arranged on the beam optical axis so as to face the translucent plate 7 in the case 14.
On the optical axis of this is the cladding pumped laser fiber 13
The housing 14 has a connector 12 for fixing the cladding pumped laser fiber 13 so as to be positioned at the focal point of the condenser lens 11. Condensing lens 11
Has a focal length of 4.5 mm, for example.
【0019】前記集光レンズ11のクラッド励起レーザ
ーファイバー側には、シングルモードレーザーがマルチ
モード半導体レーザー2に照射されないようにするた
め、発射される発振波長と同程度の反射膜17をコーテ
ィングなどによって設けている。なお、この反射膜17
‘は、クラッド励起レーザーファイバー13の励起光入
射面15の端面に設けてもよく、励起光入射面15と集
光レンズ11のクラッド励起レーザーファイバー側の双
方に設けてもよい。On the cladding pumped laser fiber side of the condenser lens 11, in order to prevent the single mode laser from irradiating the multimode semiconductor laser 2, a reflection film 17 having a similar oscillation wavelength to the emitted light is coated. It is provided. The reflective film 17
′ May be provided on the end face of the pumping light incident surface 15 of the clad pumping laser fiber 13, or may be provided on both the pumping light incident surface 15 and the clad pumping laser fiber side of the condenser lens 11.
【0020】前記のように全反射ミラーあるはプリズム
5、5で直角方向に反射させられた各ビームは、図3
(b)のように、ビーム形状(9)が密集して配置され
た状態になる。各ビームの形状は、0.5mm×2.0
mmとなり、これが密に配置され合成されたビームは、
2.0mm×2.0mmとなる。As described above, each beam reflected by the total reflection mirror or prisms 5 and 5 in the orthogonal direction is shown in FIG.
As shown in (b), the beam shapes (9) are densely arranged. The shape of each beam is 0.5 mm x 2.0
mm, which is a densely arranged and synthesized beam,
It is 2.0 mm × 2.0 mm.
【0021】クラッド励起レーザーファイバー13は、
図3(c)のように、希土類元素をドープしたコアー1
5−1を中心部に有し、その周りに、励起用マルチモー
ド半導体レーザー光をガイドする最内周クラッド(また
はポンプガイド)15−2と、第二クラッド15−3
と、それを保護する膜15−4からなっている。最内周
クラッド15−2は、反射効率を高めるため多角形断面
となっている。The cladding pumped laser fiber 13 is
As shown in FIG. 3C, the core 1 doped with a rare earth element
5-1 has a central portion 5-1 around which the innermost clad (or pump guide) 15-2 for guiding the pumping multimode semiconductor laser light and the second clad 15-3
And a film 15-4 for protecting it. The innermost clad 15-2 has a polygonal cross section to enhance the reflection efficiency.
【0022】クラッド励起レーザーファイバー13の具
体的な仕様としては、コアー:イッテルビュームドープ
ドレーザーコアー径7μ、NAが略0.12、最内周ク
ラッドまたはポンプガイド:平均径が125ミクロン、
NAが略0.50、第二クラッド:平均径が150ミク
ロンである。この場合のクラッド励起レーザーファイバ
ー13の大略外径は250ミクロンである。Specific specifications of the clad pumped laser fiber 13 are as follows: core: ytterbium-doped laser core diameter 7 μ, NA approximately 0.12, innermost clad or pump guide: average diameter 125 μm,
NA is about 0.50 and the second clad has an average diameter of 150 microns. In this case, the cladding pumped laser fiber 13 has an outer diameter of approximately 250 μm.
【0023】前記透光板7を透過した合成ビームは集光
レンズ11で集光され、クラッド励起レーザーファイバ
ー13の端面の最内周クラッド15−2に照射される。
これにより、クラッド励起レーザーファイバー13の他
端面16のイッテルビュームドープドコアレーザーか
ら、発振波長が略1060nm、出力大略4Wのシング
ルモードレーザーが発射される。The combined beam transmitted through the light transmitting plate 7 is condensed by the condenser lens 11 and irradiated on the innermost clad 15-2 at the end face of the clad pumping laser fiber 13.
As a result, a single mode laser with an oscillation wavelength of about 1060 nm and an output of about 4 W is emitted from the ytterbium-doped core laser on the other end surface 16 of the cladding pumped laser fiber 13.
【0024】図4は本発明の第2実施例を示している。
この実施例における基本構成は、第1実施例と筐体14
に挿着されるファイバーがクラッド励起レーザーファイ
バー13でなく、マルチモード光ファイバー18である
ことを除いて、第1実施例と同様である。この第2実施
例では、ビームの光軸上に集光レンズ11を配置し、マ
ルチモード光ファイバー18をその焦点部に位置するよ
うに配置し集光するようにしている。マルチモード光フ
ァイバー18は、たとえば、NAが略0.42、コア径
が125ミクロンのものが使用される。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
The basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment and the housing 14.
The fiber is the same as that of the first embodiment except that the fiber to be inserted in is not the cladding pump laser fiber 13 but the multimode optical fiber 18. In the second embodiment, the condenser lens 11 is arranged on the optical axis of the beam, and the multi-mode optical fiber 18 is arranged so as to be located at the focal portion thereof to collect the light. The multimode optical fiber 18 has, for example, an NA of approximately 0.42 and a core diameter of 125 microns.
【0025】前記マルチモード光ファイバー18は、コ
アー部18−1とクラッド18−2を有し、適度の曲率
で湾曲され、任意の部位の側面がクラッド励起レーザー
ファイバー13の一部に光透過可能状態で接合される。
すなわち、マルチモード光ファイバー18のコアー部1
8−1が、クラッド励起レーザーファイバー13の最内
周クラッド15−2に融着される。符号19は融着部を
示している。The multimode optical fiber 18 has a core part 18-1 and a clad 18-2, is curved with an appropriate curvature, and the side surface of an arbitrary part is in a state in which light can be transmitted to a part of the clad pumped laser fiber 13. Joined by.
That is, the core part 1 of the multimode optical fiber 18
8-1 is fused to the innermost clad 15-2 of the clad pumped laser fiber 13. Reference numeral 19 indicates a fused portion.
【0026】そして、マルチモード光ファイバー18の
先端はマルチモード半導体レーザーの反射膜22が設け
られ、クラッド励起レーザーファイバー13の端面は、
シングルモードレーザの発振波長を、効率よく反射する
反射膜20が設けられている。これにより、クラッド励
起レーザーファイバー13の他端面21すなわち、イッ
テルビュームドープドコアレーザーから、発振波長が略
1060nm、出力大略4Wのシングルモードレーザー
が発射される。A reflection film 22 of the multimode semiconductor laser is provided at the tip of the multimode optical fiber 18, and the end face of the cladding pumped laser fiber 13 is
A reflection film 20 that efficiently reflects the oscillation wavelength of the single mode laser is provided. As a result, a single mode laser with an oscillation wavelength of approximately 1060 nm and an output of approximately 4 W is emitted from the other end surface 21 of the cladding pumped laser fiber 13, that is, the ytterbium doped core laser.
【0027】なお、本発明は、マルチモードファイバー
18のコアー部18−1を、クラッド励起レーザーファ
イバー13の最内周クラッド15−2に複数個融着する
ことを含んでいる。すなわち、符号Aで示す装置を複数
個配し、それぞれの装置A,Aにおけるマルチモードフ
ァイバー18のコアー部18−1を、クラッド励起レー
ザーファイバー13の最内周クラッド15−2に融着す
るものである。その融着位置は、同断面位置、変位した
位置など任意であり、こうすることによってクラッド励
起レーザーファイバー13の極限まで励起エネルギーを
注入できる。The present invention includes fusing a plurality of core portions 18-1 of the multimode fiber 18 to the innermost cladding 15-2 of the cladding pumped laser fiber 13. That is, a plurality of devices indicated by reference numeral A are arranged, and the core portion 18-1 of the multimode fiber 18 in each of the devices A and A is fused to the innermost clad 15-2 of the cladding pumped laser fiber 13. Is. The fusion bonding position is arbitrary such as the same cross-sectional position and the displaced position, and by doing so, the pumping energy can be injected to the limit of the cladding pumping laser fiber 13.
【0028】図示するものは本発明のあくまでも数例で
あり、これに限定されるものではない。実施例中のスロ
ー軸方向のビーム整形するシリンドリカルレンズ4は省
略してもよい。また、ユニットUの数は限定がない。反
射膜15、20,22はブラッググレーティングフィル
ターを含む概念である。凸レンズ11はこれに代えて凹
面鏡であってもよい。What is shown is merely an example of the present invention, and the present invention is not limited thereto. The cylindrical lens 4 for beam-shaping in the slow axis direction in the embodiment may be omitted. Further, the number of units U is not limited. The reflection films 15, 20, and 22 are concepts including a Bragg grating filter. Instead of this, the convex lens 11 may be a concave mirror.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明した本発明の請求項1によれ
ば、複数個のマルチモード半導体レーザー2から放射さ
れる光を凸レンズ11で集光し、希土類元素をドープし
たコアーの外周に少なくとも2重のクラッドを有するク
ラッド励起レーザーファイバー13の端面に直接照射
し、励起し、他の端面のコアーからシングルモードレー
ザーを発射し、凸レンズ11のクラッド励起ファイバー
側またはクラッド励起レーザーファイバー端面に、クラ
ッド励起レーザーファイバー13から発射するシングル
モードレーザーの波長を反射する反射膜17を設けてい
るので、マルチモード半導体レーザー2が損傷されるこ
となく、効率よく高密度・高出力が得られる。この結
果、たとえばNA=0.12で7ミクロン径のシングル
モードレーザー光が、5〜30ワットの出力で安価に信
頼性良く得ることができるというすぐれた効果が得られ
る。According to claim 1 of the present invention described above, the light emitted from the plurality of multi-mode semiconductor lasers 2 is condensed by the convex lens 11 and at least 2 is provided on the outer periphery of the core doped with the rare earth element. The end face of the clad pumped laser fiber 13 having a heavy clad is directly irradiated and excited, a single mode laser is emitted from the core of the other end face, and the clad pumped fiber side of the convex lens 11 or the end face of the clad pumped laser fiber is clad pumped. Since the reflection film 17 that reflects the wavelength of the single mode laser emitted from the laser fiber 13 is provided, the multimode semiconductor laser 2 is not damaged and high density and high output can be obtained efficiently. As a result, an excellent effect is obtained that, for example, a single mode laser beam having a diameter of 7 μm and NA = 0.12 can be obtained inexpensively and reliably with an output of 5 to 30 watts.
【0030】請求項2、3によれば、マルチモード半導
体レーザーの発光領域のファースト軸方向を集光するレ
ンズと、該レンズで整形されたビームを集光する凸レン
ズ11と、開口比が0.05〜0.7であり前記凸レン
ズ11からビームの照射を受けるマルチモードファイバ
ー18と、希土類元素をドープしたコアーとその周りに
略同心円状に配置した少なくとも2重のクラッドを有す
るクラッド励起レーザーファイバー13とを備え、前記
マルチモードファイバー18は、励起光を注入し得るよ
うに側面がクラッド励起レーザーファイバー13の最内
周のクラッド15−2に融着19しており、マルチモー
ドファイバー18の終端はマルチモード半導体レーザー
の反射膜22を有し、クラッド励起レーザーファイバー
13の一端面は、中央部のコアーから発射されるシング
ルモードの波長を反射する膜20を設けているので、ク
ラッド励起レーザーファイバー13の励起度をマルチモ
ードファイバー18の融着数の選定によっていかように
も簡単に設定でき、クラッド励起レーザーファイバー1
3の極限まで励起エネルギーを注入し、顕著な高密度・
高出力なシングルモードレーザーを得ることができると
いうすぐれた効果が得られる。According to the second and third aspects, the lens for condensing the first axis direction of the light emitting region of the multimode semiconductor laser, the convex lens 11 for condensing the beam shaped by the lens, and the aperture ratio of 0. The multi-mode fiber 18 having a diameter of 05 to 0.7 and being irradiated with the beam from the convex lens 11, a core doped with a rare earth element, and a clad pump laser fiber 13 having at least double clads arranged substantially concentrically around the core. The side surface of the multimode fiber 18 is fused to the innermost clad 15-2 of the clad pumping laser fiber 13 so that pumping light can be injected, and the end of the multimode fiber 18 is It has a reflective film 22 of a multimode semiconductor laser, and one end surface of the cladding pumped laser fiber 13 is Since the film 20 that reflects the single mode wavelength emitted from the central core is provided, the degree of pumping of the cladding pumped laser fiber 13 can be easily set by selecting the fusion number of the multimode fiber 18. Yes, clad pumped laser fiber 1
Injection energy up to the limit of 3 and high density
The excellent effect that a high output single mode laser can be obtained is obtained.
【0031】請求項4によれば、多角形の面に直角に反
射して入光されるので、確実な高密度化が得られるとい
うすぐれた効果が得られる。According to the fourth aspect, since the light is reflected by the polygonal surface at a right angle and enters the light, an excellent effect that a reliable high density can be obtained can be obtained.
【図1】従来の偏光結合法を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a conventional polarization coupling method.
【図2】従来のファイバー結合法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a conventional fiber coupling method.
【図3】(a)は本発明の第1実施例を示す縦断側面
図、(b)は(a)における凸レンズ下流のビーム形状
を示す説明図、(c)はクラッド励起レーザーファイバ
ーの励起光入射端の拡大断面図、(d)はクラッド励起
レーザーファイバーのシングルモードレーザー発射端の
拡大図である。3A is a longitudinal side view showing the first embodiment of the present invention, FIG. 3B is an explanatory view showing a beam shape downstream of the convex lens in FIG. 3A, and FIG. 3C is pumping light of a clad pumping laser fiber. FIG. 3D is an enlarged cross-sectional view of the entrance end, and FIG. 3D is an enlarged view of the single-mode laser emission end of the cladding pumped laser fiber.
【図4】(a)は本発明の第2実施例を示す縦断側面
図、(b)は(a)におけるマルチモードファイバーと
クラッド励起レーザーファイバーの融着部分の拡大断面
である。FIG. 4A is a longitudinal side view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the fusion-bonded portion of the multimode fiber and the cladding pumped laser fiber in FIG.
2 多モード半導体レーザー
11 集光レンズ
13 多モード光ファイバー
15−1 コアー
15−2 最内周クラッドまたはポンプガイド
15−3 第二クラッド
17、17‘ 反射膜
18 マルチモードファイバー
19 マルチモードファイバーとクラッド励起レーザー
ファイバーとの融着点
20 反射膜
22 反射膜2 multimode semiconductor laser 11 condensing lens 13 multimode optical fiber 15-1 core 15-2 innermost clad or pump guide 15-3 second clad 17, 17 'reflective film 18 multimode fiber 19 multimode fiber and clad pumping Fusion point with laser fiber 20 Reflective film 22 Reflective film
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成14年4月19日(2002.4.1
9)[Submission date] April 19, 2002 (2002.4.1)
9)
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】符号の説明[Correction target item name] Explanation of code
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【符号の説明】
2 多モード半導体レーザー
11 集光レンズ
13 クラッド励起レーザーファイバー
15−1 コアー
15−2 最内周クラッドまたはポンプガイド
15−3 第二クラッド
17、17‘ 反射膜
18 マルチモードファイバー
19 マルチモードファイバーとクラッド励起レーザー
ファイバーとの融着点
20 反射膜
22 反射膜[Description of Reference Signs] 2 multimode semiconductor laser 11 condensing lens 13 clad pump laser fiber 15-1 core 15-2 innermost clad or pump guide 15-3 second clad 17, 17 'reflective film 18 multimode fiber 19 Fusion point of multimode fiber and cladding pumped laser fiber 20 Reflective film 22 Reflective film
Claims (4)
た光を、希土類元素をドープしたコアーとその周りに略
同心円状に配置した少なくとも2重のクラッドを有する
クラッド励起レーザーファイバーに照射し、へきかいし
た他端面の中央部コアーからシングルモードのレーザー
が発射される装置であって、該装置が、前記マルチモー
ド半導体レーザーの発光領域のファースト軸方向を集光
するレンズと、該レンズで整形されたビームをクラッド
励起レーザーファイバー13の端面に直接照射する凸レ
ンズ11を有し、かつ前記凸レンズ11のクラッド励起
ファイバー側またはクラッド励起レーザーファイバー端
面に、クラッド励起レーザーファイバー13から発射す
るシングルモードレーザーの波長を反射する反射膜1
7、17‘を設けたことを特徴とする高密度・高出力レ
ーザー装置。1. Light emitted from a multi-mode semiconductor laser is irradiated to a clad pumped laser fiber having a core doped with a rare earth element and at least double clads arranged substantially concentrically around the core, and the light is cut off. A device for emitting a single-mode laser from a central core of an end face, the device including a lens for focusing in the fast axis direction of the emission region of the multimode semiconductor laser and a beam shaped by the lens. It has a convex lens 11 that directly irradiates the end face of the clad pumped laser fiber 13, and reflects the wavelength of the single mode laser emitted from the clad pumped laser fiber 13 to the clad pumped fiber side of the convex lens 11 or to the end face of the clad pumped laser fiber 13. Reflective film 1
High-density, high-power laser device characterized by having 7, 17 '.
ファースト軸方向を集光するレンズと、該レンズで整形
されたビームを集光する凸レンズ11と、開口比が0.
05〜0.7であり前記凸レンズ11からビームの照射
を受けるマルチモードファイバー18と、希土類元素を
ドープしたコアーとその周りに略同心円状に配置した少
なくとも2重のクラッドを有するクラッド励起レーザー
ファイバー13とを備え、前記マルチモードファイバー
18は、励起光を注入し得るように側面がクラッド励起
レーザーファイバー13の最内周のクラッド15−2に
融着19しており、マルチモードファイバー18の終端
はマルチモード半導体レーザーの反射膜22を有し、ク
ラッド励起レーザーファイバー13の一端面は、中央部
のコアーから発射されるシングルモードの波長を反射す
る膜20を設けていることを特徴とする高密度・高出力
レーザー装置。2. A lens which collects light in a fast axis direction of a light emitting region of a multimode semiconductor laser, a convex lens 11 which collects a beam shaped by the lens, and an aperture ratio of 0.
The multi-mode fiber 18 having a diameter of 05 to 0.7 and being irradiated with the beam from the convex lens 11, a core doped with a rare earth element, and a clad pump laser fiber 13 having at least double clads arranged substantially concentrically around the core. The side surface of the multimode fiber 18 is fused to the innermost clad 15-2 of the clad pumping laser fiber 13 so that pumping light can be injected, and the end of the multimode fiber 18 is A high density characterized in that it has a reflection film 22 for a multimode semiconductor laser, and one end surface of the cladding pumped laser fiber 13 is provided with a film 20 for reflecting a single mode wavelength emitted from the core in the central portion. -High power laser device.
面にマルチモードファイバー18を複数個融着したもの
を含む請求項2に記載の高密度・高出力レーザー装置。3. The high-density and high-power laser device according to claim 2, wherein the cladding-pumped laser fiber 13 includes a plurality of multimode fibers 18 fused to the side surface thereof.
に略同心円状に配置した少なくとも2重のクラッドを有
するクラッド励起レーザーファイバーにおける最内周の
クラッドが、3辺以上の多角形断面からなっているクラ
ッド励起ファイバーである請求項1ないし3のいずれか
に記載の高密度・高出力レーザー装置。4. A clad pumped laser fiber having a core doped with a rare earth element and at least double clads arranged substantially concentrically around the core has a polygonal cross section with three or more sides. The high-density and high-power laser device according to any one of claims 1 to 3, which is a clad pumping fiber.
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- 2002-04-17 JP JP2002115341A patent/JP2003309309A/en active Pending
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