CN102265473A - 光纤激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使在激光被照射物、出射端反射的情况下，也能够防止对激光振荡器造成损伤的光纤激光装置。其具有：产生第1波长的激光的激光振荡器(10)；使第1波长的激光透过的第1滤光器(20)；基于第1波长的激光所致的受激喇曼散射，产生第2波长的激光，使第1波长的激光和上述第2波长的激光透过的波长转换器(30)；使第2波长的激光透过，抑制第1波长的激光的透过的第2滤光器(40)；对第2波长的激光进行放大的光纤放大器(50)；和将第2波长的激光输出的输出端(60)、第1滤光器(20)可抑制第2波长的激光的透过，第1滤光器(20)、波长转换器(30)、第2滤光器(40)由光子带隙光纤构成。

Description

光纤激光装置
技术领域
本发明涉及光纤激光装置。
背景技术
近年来，在利用激光进行加工的加工机、使用激光的手术刀等医疗设备中，采用了光纤激光装置。光纤激光装置是使由激光振荡器(MO：Master Oscillator)产生的脉冲状的激光被光纤放大器(PA：Power Amp)进行放大，并将该放大后的激光从输出端输出的设备。
但是，在这样的构成的光纤激光装置中，存在朝向照射物输出的激光的一部分被照射物反射，而从光纤激光装置的输出端入射到光纤激光装置内的情况；或激光被输出端反射的情况。在这样的情况下，反射激光被光纤放大器再次放大后，输入到激光振荡器中，会给激光振荡器造成损伤。
为了防止因这样的反射激光造成的损伤等，在下述专利文献1所记载的光纤激光装置中，在激光振荡器与光纤放大器之间设有波长转换用光纤，并且在激光振荡器与波长转换用光纤之间设置有滤波器。波长转换用光纤用于通过受激喇曼散射进行强度强的激光的波长转换。另外，滤波器使由激光振荡器产生的波长的激光透过，但阻断由激光振荡器产生的波长的激光被波长转换用光纤进行了波长转换后的激光的透过。
在这样的构成的光纤激光装置中，从激光振荡器输出的脉冲状的激光透过滤波器而被输入到波长转换用光纤，但由于激光的强度弱，所以不被进行波长转换。因此，由激光振荡器输出的波长的激光从波长转换用光纤输入到光纤放大器，在被放大后输出。然后，激光被向照射物照射。
不过，存在所照射的激光的一部分被照射物反射，从输出端入射到光纤激光装置的情况；或激光被输出端反射的情况。在这样的情况下，反射激光从输出端输入到光纤放大器，并由光纤放大器放大。放大后的反射激光被输入到波长转换用光纤中。此时，由于反射激光被放大、强度强，所以被进行波长转换。然后，波长转换后的反射激光从波长转换用光纤朝向激光振荡器，但在输入到激光振荡器之前被滤波器阻断。这样，能够防止从输出端入射的反射激光入射到激光振荡器中而对激光振荡器造成损伤的情况。
专利文献1：日本特开2007-221037号公报
但是，在上述专利文献1所记载的光纤激光装置中，在波长转换用光纤中通过受激喇曼散射进行了波长转换。通过这样的受激喇曼散射，输入的激光被转换成波长比其波长长的激光。但是，在这样的受激喇曼散射所致的波长转换中，存在输入的波长的激光没有被全部进行波长转换，还残存输入的波长的激光的情况。
因此，在被照射物、出射端反射后由光纤放大器放大的反射激光通过波长转换用光纤进行波长转换的情况下，从波长转换用光纤输出的激光有时包括被进行波长转换之前的波长的激光。由于该波长转换之前的波长的激光透过滤波器，所以存在反射激光的一部分入射到激光振荡器中，会对激光振荡器造成损伤的情况。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于，提供一种即使在激光被照射物、出射端反射的情况下，也能够防止对激光振荡器造成损伤的光纤激光装置。
本发明的光纤激光装置具备：激光振荡器，其产生第1波长的激光；第1滤光器，其被输入从上述激光振荡器输出的上述第1波长的激光，使上述第1波长的激光透过；波长转换器，其被输入透过上述第1滤光器的上述第1波长的激光，基于上述第1波长的激光所致的受激喇曼散射，产生波长比上述第1波长的激光长的第2波长的激光，使上述第1波长的激光和上述第2波长的激光透过；第2滤光器，其被输入从上述波长转换器输出的上述第2波长的激光，使上述第2波长的激光透过，抑制上述第1波长的激光的透过；光纤放大器，其被输入透过上述第2滤光器的上述第2波长的激光，对上述第2波长的激光进行放大；和输出端，其将被上述光纤放大器放大的上述第2波长的激光输出；上述第1滤光器抑制上述第2波长的激光的透过，上述第1滤光器、上述波长转换器、上述第2滤光器构成为包括光子带隙光纤。
在这样的光纤激光装置中，从激光振荡器输出的第1波长的激光透过第1滤波器，被输入到波长转换器。由于波长转换器使第1波长的激光透过，所以从激光振荡器输入到波长转换器的第1波长的激光在波长转换器内传播。然后，在波长转换器中，基于第1波长的激光所致的受激喇曼散射，产生波长比第1波长长的第2波长的激光。然后，由波长转换器产生的第2波长的激光在波长转换器传播并被输出。输出的第2波长的激光被输入到第2滤波器。此时，由于第2滤波器使第2波长的激光透过，但抑制第1波长的激光的透过，所以即便是从波长转换器输出的激光中含有第1波长的激光的情况，在第2滤光器中第1波长的激光的输出也被抑制而输出第2波长的激光。透过第2滤光器的第2波长的激光被光纤放大器放大，然后从输出端输出。
另外，存在由输出端输出的激光的一部分被照射物反射，从输出端入射到光纤放大器的情况或被输出端反射的情况。在这些情况下，反射激光被输入到光纤放大器进行放大。然后，反射激光被输入到第2滤光器，由于第2滤光器使第2波长的激光透过，所以反射激光透过第2滤波器。透过第2滤波器的反射激光被输入到波长转换器，由于波长转换器使第2波长的激光透过，所以反射激光被从波长转换器输出。从波长转换器输出的反射激光被输入到第1滤光器，由于第1滤光器抑制第2波长的激光的透过，所以反射激光不被输入到激光振荡器，能够防止激光振荡器发生破损等。
并且，由于第1滤光器、波长转换器、第2滤光器构成为包含光子带隙光纤(PBGF：Photonic Band Gap Fiber)，所以透过第1滤光器的第1波长的激光、以及透过波长转换器和第2滤光器的第2波长的激光在第1滤光器、波长转换器、第2滤光器中损耗非常小。进而，由于第1滤光器以及第2滤光器如上所述由PBGF构成，所以第1滤光器对第2波长激光的透过的抑制出色，第2滤光器对第1波长激光的透过的抑制出色。因此，光纤激光装置可以输出强度强的激光，并且能够有效防止因反射激光对激光振荡器造成的破损等。
并且，在上述光纤激光装置中，优选上述波长转换器抑制第3波长的激光的透过，该第3波长的激光是基于上述第2波长的激光所致的受激喇曼散射而产生的，且波长比上述第2波长的激光长。由于通过如此构成波长转换器，抑制作为2次喇曼散射光的第3波长的激光的产生，所以抑制第2波长的激光的能量被用于第3波长的激光的产生。因此，可使从波长转换器输出的第2波长的激光的强度更强。
另外，在上述光纤激光装置中，优选上述第1滤光器抑制上述第3波长的激光的透过。若假设第2波长λ2的激光作为反射激光被输入到波长转换器，则存在基于第2波长λ2的反射激光的喇曼散射，由上述波长转换器产生第3波长的激光的情况。该情况下，即使第3波长的激光被输入到第1滤光器，根据这样的构成，由于第3波长的激光透过第1滤光器的情况也被抑制，所以抑制其向激光振荡器等输入，能够有效防止因第3波长的反射激光对激光振荡器造成的破损等。
而且，在上述光纤激光装置中，上述第1滤光器的剖面形状与上述第2滤光器的剖面形状可以相似。
并且，在上述光纤激光装置中，如果上述第1滤光器、上述波长转换器、上述第2滤光器由同一光纤母材连续制造，则更优选。通过如此构成，能够由在第1滤光器、波长转换器和第2滤光器之间不存在熔融部的1根PBGF，构成第1滤光器、波长转换器、第2滤光器。因此，可以简易地构成光纤激光装置，能够抑制制造成本为廉价。并且，可抑制第1滤光器、波长转换器、第2滤光器之间的激光的损耗，光纤激光装置能够输出强度更强的激光。
根据本发明，可提供一种即使在激光被照射物、输出端反射的情况下，也能够防止对激光振荡器造成损伤的光纤激光装置。
附图说明
图1是表示本发明涉及的光纤激光装置的图。
图2是表示图1中记载的激光振荡器的图。
图3是第1滤光器的剖视图以及表示第1滤光器的折射率分布的图。
图4是表示第1滤光器中的相对于波长的光的透过特性的图。
图5是波长转换器的剖视图以及表示波长转换器的折射率分布的图。
图6是表示波长转换器中的相对于波长的光的透过特性的图。
图7是表示从波长转换器输出的激光的强度的一个例子的图。
图8是表示第2滤光器中的相对于波长的光的透过特性的图。
图9是表示光纤放大器的构成的图。
图10是表示连续形成了第1滤光器、波长转换器、第2滤光器的PBGF的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明涉及的光纤激光装置的优选实施方式详细进行说明。
图1是表示本发明涉及的光纤激光装置的图。
如图1所示，光纤激光装置100具备：输出第1波长λ1的激光的激光振荡器10；与激光振荡器10连接成被输入来自激光振荡器10的激光的第1滤光器20；与第1滤光器20连接成被输入来自第1滤光器20的第1波长λ1的激光，产生第2波长λ2的波长的激光的波长转换器30；与上述波长转换器30连接成被输入来自波长转换器30的激光的第2滤光器40；与第2滤光器40连接成被输入来自第2滤光器40的激光的光纤放大器50；和输出被光纤放大器50放大的激光的输出端60。
(激光振荡器)图2是表示激光振荡器10的一个例子的图。在本实施方式中，作为激光振荡器10，采用了光纤环激光器(fiber ringlaser)。如图2所示，激光振荡器10具备：激励光源11、与激励光源11连接的WDM耦合器12、与WDM耦合器12连接的稀土类添加光纤13、与稀土类添加光纤13连接的输出耦合器15、与输出耦合器15连接的光隔离器14、与光隔离器14连接的带通滤波器17、和与带通滤波器17连接并向WDM耦合器12连接的光开关18。
从激励光源11输出的激励光经由WDM耦合器12被输入到稀土类添加光纤13。在稀土类添加光纤13中，激励光被稀土类添加光纤13中所添加的稀土类离子吸收。因此，稀土类离子成为激励状态。而且，成为激励状态的稀土类离子释放出特定波长的光。该光一边在稀土类添加光纤13中传播，一边被放大。放大后的光经由输出耦合器15、光隔离器14被输入到带通滤波器17，在带通滤波器17中，进行波长的波段限制。其中，在光隔离器14中，多余的反射光等被遮挡。进行了波段限制后的光经由光开关18以及WDM耦合器12，再次被输入到稀土类添加光纤13并被放大。此时，光开关18周期性重复低损耗状态和高损耗状态。因此，向稀土类添加光纤13周期性输入强度弱的光和强度强的光。因此，在激光振荡器10中，脉冲状的光被放大，该放大后的脉冲状的光作为激光从输出耦合器15被输出。
其中，激光振荡器10输出第1波长λ1的激光。第1波长λ1例如为1040nm。
(第1滤光器)图3是表示构成第1滤光器20的光纤的与长轴方向垂直的剖面构造的剖视图、以及表示构成第1滤光器20的光纤的折射率分布的图。其中，图3(B)是具体表示图3(A)的III-III线处的折射率的图。
如图3(A)所示，第1滤光器20由PBGF构成，该PBGF具备第1芯体21、包覆第1芯体21的第2芯体22、具有在包围第2芯体22的区域设置的多个圆柱状的高折射率部26的周期构造区域25、和包围周期构造区域25的包层(clad)区域27。具体而言，一部分的高折射率部26按照包围第2芯体22的方式排列成六边形状。而且，以排列成六边形状的高折射率部26为基准，其他的高折射率部26被排列成三角栅格状，并且各个高折射率部26之间被与包层区域27相同的材料填埋。该高折射率部26所排列的区域成为周期构造区域25。另外，在本实施方式中，如图3(A)所示，将周期构造区域25中的高折射率部26的周期构造设为4层，但周期构造也可以是4层以外的层。
如图3(B)所示，第2芯体22被设为比第1芯体21低的折射率。高折射率部26被设为比第1芯体21高的折射率。为了构成这样的折射率，例如第1芯体21由未被添加掺杂剂的石英构成。而且，第2芯体22例如由添加了氟或硼等使折射率降低的掺杂剂的石英构成。并且，高折射率部26例如由添加了锗等使折射率增高的掺杂剂的石英构成。另外，包层区域27由未被添加掺杂剂的石英构成。此外，也可以对第1芯体21添加锗或磷，该情况下，第1芯体21的折射率也比高折射率部26的折射率低。并且，在没有对第1芯体21添加作为添加剂的锗或磷的情况、或添加量少的情况下，非线性常数小。因此，在第1芯体21中，减少掺杂剂的添加量或不添加掺杂剂会抑制因非线性光学效应造成的激光的波长扩展，从获得波长光谱窄的输出的观点出发优选。
图4是表示图3所示的第1滤光器20中的相对于波长的光的透过特性的图。如上所述，第1滤光器20采用了PBGF。如图4所示，第1滤光器20的相对于波长的光的透过特性展现出基于PBGF的性质，按一定的波长重复光透过的波长区域、和光的透过被抑制的波长区域的特性。
第1滤光器20构成为，使从激光振荡器10输出的第1波长λ1的激光透过，但抑制在波长转换器30中第1波长λ1的光被转换而得到的第2波长λ2的激光的透过。并且，在本实施方式中，第1滤光器20构成为抑制作为第1波长λ1的2次喇曼光的第3波长λ3的透过。其中，在第1滤光器20中光透过的波长区域、以及光的透过被抑制的波长区域，可以通过对构成第1滤光器20的PBGF的芯体区域的大小或相对折射率差、高折射率部26的间隔或相对折射率差进行调整来设定。例如，对于图3中表示的第1滤光器20的具体构成，只要将PBGF的直径设为190μm，将第1芯体21的直径设为4.2μm，将第1芯体21相对石英的相对折射率差设为0.0％，将高折射率部26的中心间距设为8.2μm，将高折射率部26相对石英的相对折射率差设为2.75％，将高折射率部26的直径设为5.1μm，将第2芯体22相对石英的相对折射率差设为-0.7％即可。该情况下，第1滤光器20使波长λ1为1040nm的光透过，抑制波长λ2为1090nm的光的透过，抑制波长λ3为1140nm的光的透过。
(波长转换器)图5是表示构成波长转换器30的光纤的与长轴方向垂直的剖面构造的剖视图、以及表示构成波长转换器30的光纤的折射率分布的图。其中，图5(B)是具体表示图5(A)的V-V线处的折射率的图。
如图5(A)所示，波长转换器30由具备芯体31、包覆芯体31的芯体区域32、具有在包围芯体区域32的区域设置的多个圆柱状的高折射率部36的周期构造区域35、和包围周期构造区域35的包层区域37的PBGF构成。具体而言，一部分的高折射率部36按照包围芯体区域32的方式排列成六边形状。而且，以排列成六边形状的高折射率部36为基准，其他的高折射率部36被排列成三角栅格状，并且，各个高折射率部36之间被与包层区域37相同的材料填埋。该高折射率部36所排列的区域成为周期构造区域35。另外，在本实施方式中，如图5(A)所示，将周期构造区域35中的高折射率部36的周期构造设为4层，但也可以是4层以外的层。
如图5(B)所示，芯体区域32与包层区域37被设为相同的折射率。而且，芯体31被设为比芯体区域32高的折射率。并且，高折射率部36被设为比芯体31高的折射率。为了构成这样的折射率，例如芯体区域32以及包层区域37由未被添加掺杂剂的石英构成。而且，芯体31及高折射率部36例如由添加了锗等使折射率提高的掺杂剂的石英构成。其中，芯体31以及高折射率部36被调整掺杂剂的添加量等，成为上述那样的折射率关系。另外，从高效产生受激喇曼散射的观点出发，优选芯体31的掺杂剂是使非线性常数上升的锗或者磷。
图6是表示波长转换器30中的相对于波长的光的透过特性的图。如上所述，由于波长转换器30由PBGF构成，所以波长转换器30的相对于波长的光的透过特性展现出按一定的波长，重复光透过的波长区域、和光的透过被抑制的波长区域的特性。波长转换器30构成为使从激光振荡器10输出的第1波长λ1的激光、和第2波长λ2的激光透过。而且，波长转换器30成为对第2波长λ2的激光基于受激喇曼散射而产生的波长比第2波长λ2长的第3波长λ3的激光(2次喇曼散射光)的透过进行抑制的构成。
其中，在波长转换器30中光透过的波长区域、以及光的透过被抑制的波长区域，可通过对构成波长转换器30的PBGF的芯体区域32的大小或相对折射率差、高折射率部36的间隔或相对折射率差进行调整来设定。例如，对图5中表示的波长转换器30的具体构成，只要将PBGF的直径设为136μm，将芯体31的直径设为4.4μm，将芯体31相对石英的相对折射率差设为0.7％，将高折射率部36的中心间距设为5.9μm，将高折射率部36相对石英的相对折射率差设为2.7％，将高折射率部36的直径设为3.7μm即可。该情况下，波长转换器30使波长λ1为1040nm的光透过，使波长λ2为1090nm的光透过，抑制波长λ3为1140nm的光的透过。
如果波长转换器30被输入第1波长λ1的激光，则基于第1波长λ1的激光所致的受激喇曼散射，产生波长比第1波长λ1长的第2波长λ2的激光。因此，从波长转换器30输出第2波长λ2的激光。例如，如果输入了作为第1波长λ1的1040nm的激光，则产生作为第2波长λ2的1090nm的激光。其中，在第1波长λ1的激光的一部分没有基于受激喇曼散射而被转换成第2波长λ2的激光时，从波长转换器30将第1波长λ1的激光与第2波长λ2的激光一同输出。
而且，如上所述，在本实施方式中，波长转换器30成为对第2波长λ2的激光所致的受激喇曼散射光、即第3波长λ3的激光的透过进行抑制的构成。例如，在产生作为第2波长λ2的激光的1090nm的受激喇曼散射光时，微量产生作为2次喇曼散射光的波长为1140nm的激光，但波长为1140nm的激光的透过被抑制。这样，由于作为2次喇曼散射光的第3波长的激光的透过被抑制，所以在波长转换器30中抑制了作为2次喇曼散射光的第3波长的激光的产生。因此，可抑制第2波长的激光的能量被用于第3波长的激光的产生，能够使从波长转换器30输出的第2波长λ2的激光的强度更强。
图7是表示从使用了这样的第3波长λ3的激光的产生被抑制的PBGF的波长转换器30输出的激光光谱的一个例子的图。在图7中，示出了被输入作为第1波长λ1的1040nm的激光，产生作为第2波长λ2的1090nm的激光时的输出光的光谱。如图7所示，从波长转换器30输出的光抑制第3波长的激光的产生，第2波长λ2的激光的强度强。另外，用波状线表示作为波长转换器，不使用PBGF而使用了不对第3波长λ3的激光的产生进行抑制的波长转换用光纤时从波长转换器输出光的光谱。其中，除了不对第3波长λ3的激光的产生进行抑制以外的条件是相同的。如波状线所示那样，在作为波长转换器使用了不是PBGF的波长转换用光纤的情况下，由于第2波长λ2的激光的一部分被转换成第3波长λ3的激光，所以与第1波长λ1的光谱强度比较的第2波长λ2的激光的光谱强度，比使用了第3波长λ3的激光的产生被抑制的PBGF时小。
(第2滤波器)第2滤光器40由PBGF构成。构成第2滤光器40的PBGF与构成第1滤光器20的PBGF材料相同，剖面的构造相似。
图8是表示第2滤光器40中的相对于波长的光的透过特性的图。由于如上所述，第2滤光器40采用了PBGF，所以具有按一定的波长，光透过的波长区域、和光的透过被抑制的波长区域交替重复的透过特性。第2滤光器40使该波长区域与第2波长λ2以及第1波长λ1的关系构成为，第2波长λ2的光透过，但第1波长λ1的光的透过被抑制。因此，即使在第1波长λ1的激光与第2波长λ2的激光一同被从波长转换器30输出的情况下，从第2滤光器40也不会输出第1波长λ1的光，而仅输出第2波长λ2的光。
其中，在第2滤光器40中光透过的波长区域、以及光的透过被抑制的波长区域，可通过对构成第2滤光器40的PBGF的芯体区域的大小或相对折射率差、高折射率部的间隔或相对折射率差进行调整来设定。因此，按照第1滤光器20与PBGF的剖面的形状相似的方式，通过使第2滤光器40的PBGF的直径变化，能够设定光透过的波长区域、和光的透过被抑制的波长区域。例如，对于滤光器40的具体构成，只要将PBGF的直径设为160μm，将芯体的直径设为3.5μm，将芯体相对石英的相对折射率差设为0.0％，将高折射率部的中心间距设为6.9μm，将高折射率部相对石英的相对折射率差设为2.75％，将高折射率部的直径设为4.3μm，将第2芯体相对石英的相对折射率差设为-0.7％即可。该情况下，第2滤光器40抑制波长λ1为1040nm的光的透过，使波长λ2为1090nm的光透过。
(光纤放大器)图9是表示光纤放大器50的构成的图。光纤放大器50具备：激励光源部53；被输入来自激励光源部53的激励光和来自第2滤光器40的第2波长的激光，输出激励光和第2波长的激光的光耦合器51；以及被输入从光耦合器51输出的激励光和第2波长的激光，对第2波长的激光进行放大的放大用光纤55。
激励光源部53输出用于使放大用光纤55中添加的稀土类元素激励的激励光。
光耦合器51具有：被输入来自第2滤光器40的激光的输入端口51a、被输入来自激励光源部53的激励光的激励光输入端口51b、和输出来自第2滤光器40的激光以及激励光的输出端口51c。输入端口51a由使第2波长λ2的激光以单模进行传播的单模光纤构成。激励光输入端口51b由使从激励光源部53输出的激励光以多模进行传播的多模光纤构成。输出端口51c具有芯体部和包层部，成为通过芯体部使第2波长λ2的激光以单模进行传播，通过芯体部以及包层部使激励光以多模进行传播的构成。
放大用光纤55具有添加了稀土类元素的芯体部、和包覆芯体部的包层部，芯体部使从光纤耦合器输出的第2波长λ2的激光作为单模光进行传播，通过芯体部以及包层部使激励光作为多模光进行传播。而且，在激励光透过芯体部时，被添加到芯体部中的稀土类元素发生激励，在其中传播的第2波长λ2的激光基于受激释放现象而被放大。其中，放大用光纤55也可以是使第2波长λ2的激光作为多模光进行传播的光纤。
(输出端)输出端60将被光纤放大器50放大的激光向光纤激光装置100之外输出。其中，由于如上所述，从激光振荡器10输出脉冲状的激光，所以从输出端60输出脉冲状的激光。
接下来，对上述那样的构成的光纤激光装置100的动作进行说明。
如图1所示，由于从激光振荡器10输出的第1波长λ1的激光被输入到第1滤光器20，第1滤光器20使第1波长λ1的激光透过，所以激光透过第1滤光器20。透过了第1滤光器20后的激光在波长转换器30中被波长转换成第2波长λ2的激光。波长转换后的第2波长λ2的激光被输入到第2滤光器40。此时，在从波长转换器30输出的激光中残存有第1波长λ1的激光时，第2滤光器40中也被输入第1波长λ1的激光。但是，由于第2滤光器40使第2波长λ2的激光透过，并抑制第1波长λ1的激光的透过，所以从第2滤光器40仅输出第2波长λ2的激光。从第2滤光器40输出的波长λ2的激光被输入到光纤放大器50而放大，然后从输出端60输出。这样，从光纤激光装置100输出第2波长λ2的激光。
从光纤激光装置100输出的激光向照射物照射。此时，存在照射到照射物的激光的一部分被照射物反射，作为反射激光从输出端60入射的情况；和被输出端反射的情况。这些反射激光是第2波长λ2的激光。反射激光被输入到光纤放大器50。由于光纤放大器50对第2波长λ2的激光进行放大，所以反射激光被放大。放大后的反射激光被从光纤放大器50输入到第2滤光器40。由于第2滤光器40使第2波长λ2的激光透过，所以反射激光透过第2滤光器40。透过第2滤光器40的反射激光被输入到波长转换器30。由于波长转换器30使第2波长λ2的激光透过，所以反射激光透过波长转换器30。透过波长转换器30的反射激光被输入到第1滤光器20。但是，第1滤光器20对第2波长λ2的激光的透过进行抑制。因此，反射激光从第1滤光器20向激光振荡器10输入的情况被抑制，能够防止激光振荡器10受损。
另外，在上述光纤激光装置100中，即使假设第2波长λ2的反射激光被输入到波长转换器30，基于第2波长λ2的反射激光的受激喇曼散射，由上述波长转换器产生第3波长的激光，并将其输入到第1滤光器20，也由于第3波长的激光透过第1滤光器20的情况被抑制，所以会抑制其向激光振荡器10输入，能够有效地防止因第3波长的反射激光引起的激光振荡器10的破损等。
接下来，说明对构成第1滤光器20的PBGF进行制造的方法。
首先，准备成为第1芯体21的由石英玻璃构成的石英玻璃棒；成为第2芯体22的被添加了氟或硼等掺杂剂的石英管；成为高折射率部26的被添加了锗等掺杂剂且射率比石英玻璃折高的双层石英玻璃棒，该双层石英玻璃棒具有由石英玻璃构成的中心部、和设置在中心部的周围的由石英玻璃构成的外层部；以及成为包层区域27的由石英玻璃构成并设置有剖面为圆形的贯通孔的石英管。准备与高折射率部26相同数量的双层石英玻璃棒。
接下来，将成为第1芯体21的石英玻璃棒***到成为第2芯体22的石英管中。接着，对成为包层区域27的石英管中设置的贯通孔的中心，配置***有成为第1芯体21的石英玻璃棒的成为第2芯体22的石英管。接下来，在成为第2芯体22的石英管的周围最密装填双层石英玻璃棒。石英管的贯通孔的大小被预先调整，以使此时在成为包层区域27的石英管的贯通孔中正好配置所有的双层石英玻璃棒。其中，在第1芯体21被添加了锗等掺杂剂的情况下，成为第1芯体21的石英玻璃棒被添加锗等掺杂剂。
接下来，对配置有成为第1芯体21的石英玻璃棒、成为第2芯体22的石英管、和双层石英玻璃棒的石英管的下端进行封闭，并在上端安装帽进行密封，使其成为光纤母材。然后，一边通过帽对石英管内进行真空排气，一边利用抽线装置的加热炉对光纤母材实施加热，进行抽线。随后，通过使被抽出的玻璃冷却固化，得到了图3所示的PBGF。另外，也可以根据需要利用树脂层对PBGF进行覆盖。
接着，将得到的PBGF切断成规定的长度，来制造第1滤光器20。
另外，由于第2滤光器40也由剖面形状与第1滤光器20相似、外径稍微不同的PBGF构成，所以可以通过同样的制造方法制造。不过，在对构成第2滤光器40的PBGF进行制造时，使抽线速度与对构成第1滤光器20的PBGF进行抽线时相同，并改变光纤母材的输送速度。这样，可以成为剖面形状与第1滤光器20相似的PBGF。或者，也可以使光纤母材的输送速度与对构成第1滤光器20的PBGF进行抽线时相同，并改变抽线的速度。
接下来，说明对构成波长转换器30的PBGF进行制造的方法。
首先，准备成为芯体31的被添加了锗，且折射率比石英玻璃高的玻璃棒；成为芯体区域32的未被添加掺杂剂的石英管；成为高折射率部36的被添加了锗等掺杂剂，且折射率比石英玻璃高的双层石英玻璃棒，该双层石英玻璃棒具有由石英玻璃构成的中心部、和在中心部的周围设置的由石英玻璃构成的外层部；以及成为包层区域37的由石英玻璃构成且设置有剖面为圆形的贯通孔的石英管。准备与高折射率部36相同数量的双层石英玻璃棒。
接下来，将成为芯体31的玻璃棒***到成为芯体区域32的石英管。接着，对在成为包层区域37的石英管中设置的贯通孔的中心，配置***有成为芯体31的石英玻璃棒的成为芯体区域32的石英管。然后，在成为芯体区域32的石英管的周围最密装填双层石英玻璃棒。石英管的贯通孔的大小被预先调整，以使此时在石英管的贯通孔中正好配置所有的双层石英玻璃棒。
接下来，对配置有成为芯体31的石英玻璃棒、成为芯体区域32的石英管、和双层石英玻璃棒的石英管的下端进行封闭，并在上端安装帽进行密封，使其成为光纤母材。然后，一边通过帽对石英管内进行真空排气，一边利用抽线装置的加热炉对光纤母材实施加热，进行抽线。随后，通过对抽出的玻璃进行冷却固化，得到了图5所示的PBGF。另外，也可以根据需要利用树脂层对PBGF进行覆盖。
接下来，将得到的PBGF切断为规定的长度，来制造波长转换器30。
以上，以实施方式为例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于此。
例如，将第1滤光器20、第2滤光器40所构成的PBGF设成剖面的构造相似，但并不需要一定相似，例如也可以使第1滤光器20、第2滤光器40所构成的PBGF的高折射率部26的数量相互不同。
而且，在制造第1滤光器20、第2滤光器40时，第1滤光器20和第2滤光器40可以由同一光纤母材制造。
另外，也可以使第1滤光器20、波长转换器30、第2滤光器40的剖面形状相似。该情况下，第1滤光器20、波长转换器30、第2滤光器40也可以由同一光纤母材连续制造。由此，可以如图10所示那样，由在第1滤光器20、波长转换器30与第2滤光器40之间不存在熔融部的1根PBGF，构成第1滤光器20、波长转换器30、第2滤光器40。
具体而言，可以使用剖面的形状与图5中表示的PBGF相似的PBGF来构成。此时，对于第1滤光器20的具体构成，例如将PBGF的直径设为130μm，将芯体的直径设为4.2μm，将芯体相对石英的相对折射率差设为0.7％，将高折射率部的中心间距设为5.6μm，将高折射率部相对石英的相对折射率差设为2.7％，将高折射率部的直径设为3.5μm。该情况下，第1滤光器20使波长λ1为1040nm的光透过，抑制波长λ2为1090nm的光的透过，抑制波长λ3为1140nm的光的透过。
而且，对于波长转换器30的具体构成，例如将PBGF的直径设为136μm，将芯体的直径设为4.4μm，将芯体相对石英的相对折射率差设为0.7％，将高折射率部的中心间距设为5.9μm，将高折射率部相对石英的相对折射率差设为2.7％，将高折射率部的直径设为3.7μm。该情况下，波长转换器30使波长λ1为1040nm的光透过，使波长λ2为1090nm的光透过，抑制波长λ3为1140nm的光的透过。
另外，对于第2滤光器40的具体构成，例如将PBGF的直径设为105μm，将芯体的直径设为3.4μm，将芯体相对石英的相对折射率差设为0.7％，将高折射率部的中心间距设为4.5μm，将高折射率部相对石英的相对折射率差设为2.7％，将高折射率部的直径设为2.8μm。该情况下，第2滤光器40抑制波长λ1为1040nm的光的透过，使波长λ2为1090nm的光透过。
通过如此构成，可以简易地构成光纤激光装置100，能够抑制制造成本到廉价。并且，可以抑制第1滤光器20、波长转换器30、第2滤光器40的各边界处的激光的损耗，光纤激光装置100能够输出强度更强的激光。
为了使第1滤光器20、波长转换器30、第2滤光器40的剖面的形状相似，只要在对第1滤光器20、波长转换器30、第2滤光器40进行抽线时，使光纤母材的输送速度一定，按照成为第1滤光器20的方式调整抽线速度并对PBGF进行抽线，接着按照成为波长转换器30的方式调整抽线速度并对PBGF进行抽线，然后按照成为第2滤光器40的方式调整抽线速度并对PBGF进行抽线即可。或者，只要在对第1滤光器20、波长转换器30、第2滤光器40进行抽线时，使抽线的速度一定，按照成为第1滤光器20的方式调整光纤母材的输送速度并对PBGF进行抽线，接着按照成为波长转换器30的方式调整光纤母材的输送速度并对PBGF进行抽线，然后按照成为第2滤光器40的方式调整光纤母材的输送速度并对PBGF进行抽线即可。
另外，在上述实施方式中，通过使用输出脉冲状激光的激光振荡器作为激光振荡器10，而成为输出脉冲状激光的光纤激光装置，但不必一定输出脉冲状的激光，也可以是输出连续状激光的激光振荡器。
而且，在上述实施方式中，激光振荡器10由光纤环激光器构成，但不必一定是光纤环激光器。例如，也可以是在稀土类添加光纤的两端设置有谐振腔反射镜的法布里珀罗型光纤激光器、或将输出连续光的半导体激光与外部调制器组合而得到的激光器。
另外，在光纤放大器50中，也可以构成多个激励光源部53。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供一种即使在激光被照射物、输出端反射的情况下，也能够防止对激光振荡器造成损伤的光纤激光装置。
附图标记说明：10-激光振荡器；11-激励光源；12-WDM耦合器；13-稀土类添加光纤；14-光隔离器；15-输出耦合器；17-带通滤波器；18-光开关；20-第1滤光器；21-第1芯体；22-第2芯体；25-周期构造区域；26-高折射率部；27-包层区域；30-波长转换器；31-芯体；32-芯体区域；35-周期构造区域；36-高折射率部；37-包层区域；40-第2滤光器；50-光纤放大器；51-光耦合器；53-激励光源部；55-放大用光纤；60-输出端；100-光纤激光装置。

Claims (5)

1.一种光纤激光装置，其特征在于，具有：
激光振荡器，其产生第1波长的激光；
第1滤光器，其被输入从上述激光振荡器输出的上述第1波长的激光，使上述第1波长的激光透过；
波长转换器，其被输入透过上述第1滤光器的上述第1波长的激光，基于上述第1波长的激光所致的受激喇曼散射，产生波长比上述第1波长的激光长的第2波长的激光，使上述第1波长的激光和上述第2波长的激光透过；
第2滤光器，其被输入从上述波长转换器输出的上述第2波长的激光，使上述第2波长的激光透过，抑制上述第1波长的激光的透过；
光纤放大器，其被输入透过上述第2滤光器的上述第2波长的激光，对上述第2波长的激光进行放大；和
输出端，其将被上述光纤放大器放大的上述第2波长的激光输出，
上述第1滤光器抑制上述第2波长的激光的透过，上述第1滤光器、上述波长转换器、上述第2滤光器构成为包含光子带隙光纤。
2.根据权利要求1所述的光纤激光装置，其特征在于，
上述波长转换器抑制第3波长的激光的透过，该第3波长的激光是基于上述第2波长的激光所致的受激喇曼散射而产生的，且波长比上述第2波长的激光长。
3.根据权利要求1或2所述的光纤激光装置，其特征在于，
上述第1滤光器抑制上述第3波长的激光的透过。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的光纤激光装置，其特征在于，
上述第1滤光器的剖面形状与上述第2滤光器的剖面形状相似。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的光纤激光装置，其特征在于，
上述第1滤光器、上述波长转换器、上述第2滤光器由同一光纤母材连续制造。
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