JP2017156633A - レーザシステム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能で特性劣化が防止でき、効率良く大出力を得ることが可能なレーザシステムを提供する。【解決手段】複数のレーザを有し、該複数のレーザの出力を光学的に結合した１次レーザ光をそれぞれ出力する複数の光源ユニット１１〜１７と、１次レーザ光を光学的に結合して２次レーザ光を出力する光結合器３と、光結合器３により出力された２次レーザ光を伝送する空孔コアファイバ４とを備え、空孔コアファイバ４の空孔コアを光結合器３の出射端が塞いでいる。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のレーザ光を光学的に結合した大出力用のレーザシステムに関する。

従来、医療機器や機械加工等に使用されるレーザ光の照射装置として、バンドルファイバを用いて複数のレーザ光を光学的に結合し、結合したレーザ光をデリバリファイバ（光ガイド）を用いて伝送して出力するレーザシステムが知られている（特許文献１参照。）。

特許文献１に記載のようなレーザシステムにおいて、近年は、ダイレクト・ダイオードレーザ（ＤＤＬ）やマルチモード（ＭＭ）のファイバレーザ等の結合型光源を更に複数束ねた大出力用のレーザシステムが検討されている。しかしながら、このような大出力用のレーザシステムでは、デリバリファイバの出射の開口数（ＮＡ）を大きくするか、或いは光のファイバ径を大きくする必要がある。

デリバリファイバとしては通常はガラス系ファイバが用いられるが、ガラスファイバの開口数はドーパントの屈折率で制御されるため、開口数を拡大することには限界がある。また、デリバリファイバのファイバ径を大きくすると曲げることが困難となり、取り回しの面等での問題が生じる場合がある。このように、特性を劣化させずに効率良く大出力を得るレーザシステムを実現することは困難であった。

特開平７−０２７９５０号公報

本発明は、小型化が可能で特性劣化が防止でき、効率良く大出力を得ることが可能なレーザシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、（ａ）複数のレーザを有し、該複数のレーザの出力を光学的に結合した１次レーザ光をそれぞれ出力する複数の光源ユニットと、（ｂ）１次レーザ光を光学的に結合して２次レーザ光を出力する光結合器と、（ｃ）光結合器により出力された２次レーザ光を伝送する空孔コアファイバとを備え、空孔コアファイバの入射端において、空孔コアファイバが有する空孔コアを光結合器の出射端が塞いでいるレーザシステムであることを要旨とする。

本発明の一態様において、複数のレーザの個数をｎ１、開口数をＮＡ１、複数のレーザが光を伝送する径をＤ１とし、光源ユニットの個数をｎ２、開口数をＮＡ２、光源ユニットが１次レーザ光を伝送する径をＤ２とし、光結合器及び空孔コアファイバの開口数をＮＡ３、光結合器及び空孔コアファイバが２次レーザ光を伝送する径をＤ３として、

ｎ１（ＮＡ１×Ｄ１）＜ｎ２（ＮＡ２×Ｄ２）＜ＮＡ３×Ｄ３

の関係を満たすことを要旨とする。

本発明の一態様において、出射端の直径が、空孔コアの直径以上であることを要旨とする。

本発明の一態様において、空孔コアファイバが、空孔コアの外周に空孔コアの長手方向に伸びる空孔部を有し、出射端の断面積が、更に空孔部を塞ぐ大きさであることを要旨とする。

本発明の一態様において、出射端の中央部の屈折率が、中央部を囲む周辺部の屈折率よりも高いことを要旨とする。

本発明の一態様において、出射端及び空孔コアファイバの入射端の外周を被覆するコーティング層を更に備えることを要旨とする。

本発明の一態様において、出射端の外周が、空孔コアの内壁に接するように、空孔コアの入射端側に挿入されていることを要旨とする。

本発明の一態様において、１次レーザ光がダイレクト・ダイオード・レーザの出力光であることを要旨とする。

本発明の一態様において、光結合器の開口数及び空孔コアファイバの開口数のそれぞれが、０．３以上であることを要旨とする。

本発明の一態様において、空孔コアファイバの出力端を塞ぐ光学的に透明なエンドキャップを更に備えることを要旨とする。

本発明の一態様において、出射端と空孔コアファイバの入射端の間に融着部が設けられていることを要旨とする。

本発明によれば、小型化が可能で特性劣化が防止でき、効率良く大出力を得ることが可能なレーザシステムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るレーザシステムの一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る光源ユニットの一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る光源ユニットに接続される光ファイバの一例を示す長手方向に垂直な断面図である。 本発明の実施の形態に係る光結合器の一例を示す長手方向に垂直な断面図である。 本発明の実施の形態に係る空孔コアファイバの一例を示す長手方向に垂直な断面図である。 本発明の実施の形態に係る光結合器と空孔コアファイバの接続部分の一例を示す光の伝送方向に切った断面図（図４のＩＶ−ＩＶ向及び図５のＶ−Ｖ方向から見た断面図）である。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係る光結合器と空孔コアファイバの接続部分の一例を示す光の伝送方向に切った断面図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る光結合器と空孔コアファイバの接続部分の一例を示す光の伝送方向に切った断面図である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る光結合器と空孔コアファイバの接続部分の一例を示す光の伝送方向に切った断面図である。 本発明の実施の形態の第４の変形例に係る光結合器と空孔コアファイバの接続部分の一例を示す光の伝送方向に切った断面図である。

以下において、本発明の実施の形態及び第１〜第４の変形例を図面を参照して説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

更に、以下に示す実施の形態及び第１〜第４の変形例は、本発明の技術的思想を具体化するためのレーザシステムを例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質や、それらの形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係るレーザシステムは、図１に示すように、複数（図１の例示では７つ）の光源ユニット１１〜１７と、複数の光源ユニット１１〜１７に光ファイバ２１〜２７を介して接続された光結合器（コンバイナ）３と、光結合器３に接続された空孔コアファイバ４とを備える。

光源ユニット１１〜１７は、複数のレーザ光を光学的に結合した１次レーザ光をそれぞれ出力する。光源ユニット１１は、例えば図２に示すように、複数（図２の例示では６つ）のレーザダイオード（ＬＤ）１１１〜１２６と、複数のレーザダイオード１１１〜１２６に対応して配置された複数の回折格子１２１〜１２６とを備えてＤＤＬと等価又は類似の構造をなしている（以下において本明細書では、図２に示すような光源ユニット１１〜１７の構成を総称として「ＤＤＬ」又は個別に「ＤＤＬ１〜ＤＤＬ７」と呼ぶことにする。）。

複数のレーザダイオード１１１〜１２６から出力されたレーザ光は、複数の回折格子１２１〜１２６で回折して結合することによりＤＤＬ１を構成する。ＤＤＬ１からの出力は、１次レーザ光として光ファイバ２１に入力される。図１に示した他の光源ユニット１２〜１７も、光源ユニット１１と同様に構成して、ＤＤＬ２〜ＤＤＬ７からの出力を得ることができる。

なお、光源ユニット１１〜１７を複数のファイバレーザを用いて構成してもよい。複数のファイバレーザを用いる場合、例えば複数のシングルモード（ＳＭ）のレーザ光を結合してマルチモード（ＭＭ）のファイバレーザ光を生成し、生成されたＭＭのファイバレーザ光を１次レーザ光として出力してもよい。

複数の光源ユニット１１〜１７から出力された複数の１次レーザ光は、図１に示すように、複数の光ファイバ２１〜２７にそれぞれ入射する。光ファイバ２１は、例えば図３に示すように、コア２１ａと、コア２１ａの外周を被覆し、コア２１ａの長手方向に伸びるように設けられ、コア２１ａよりも低屈折率のクラッド２１ｂとを有する。図１に示した他の光ファイバ２２〜２７も、光ファイバ２１と同様に構成できる。

図１に示した光結合器３は、複数の光源ユニット１１〜１７から出力された複数の１次レーザ光を光学的に結合して２次レーザ光を出力する。光結合器３は、例えば図４に示すように、光ファイバ２１〜２７の出射端側を円筒状のフェルール３１に挿入することにより束ねたファイババンドルで構成できる。フェルール３１は、例えばガラス管や樹脂等で構成できる。光結合器３としては図４の構成に限定されず、複数の光源ユニット１１〜１７からの光を空間結合せずに光学的に結合可能な構成であればよい。

図１に示した空孔コアファイバ４は、光結合器３から出力された２次レーザ光を伝送して出力する。空孔コアファイバ４の出射端側は、例えばレーザ加工機の加工ヘッドに接続され、光学的に結合された大出力をレーザ加工に用いることができる。空孔コアファイバ４はデリバリファイバ（伝送ファイバ）として機能している。

空孔コアファイバ４は、図５に示すように、石英ガラス等からなる光ファイバの中心に設けた空孔コア４１と、空孔コア４１の外周に、空孔コア４１の長手方向に同心構造で伸びるように設けられた複数層（３層）の空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有したフォトニック結晶ファイバである。同心で周期的に配置された空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、空孔コア４１中を伝送される光を閉じ込めるブラッグ反射の条件を満足するクラッドを構成している。

図５においては、空孔コア４１の外周に３層の空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃが半径方向に沿って周期的に設けられたブラッグ型のクラッドを例示するが、空孔コアファイバ４の構造は図５に示す構造に限定されない。本発明の実施の形態に係るレーザシステムに用いる空孔コアファイバ４は少なくとも空孔コア４１を有していればよいので、クラッド等の構造は種々の構造やトポロジが採用可能である。

ここで、光源ユニット１１〜１７をそれぞれ構成する複数のレーザの個数をｎ１、開口数をＮＡ１、複数のレーザが光を伝送する径をＤ１とし、光源ユニット１１〜１７の個数をｎ２、開口数をＮＡ２、光源ユニット１１〜１７が１次レーザ光を伝送する径をＤ２とし、光結合器３及び空孔コアファイバ４の開口数をＮＡ３、光結合器３及び空孔コアファイバ４が２次レーザ光を伝送する径をＤ３として、式（１）の関係を満たすことが好ましい。

ｎ１（ＮＡ１×Ｄ１）＜ｎ２（ＮＡ２×Ｄ２）＜ＮＡ３×Ｄ３ …（１）

式（１）の関係を満たすことにより、システムの外部への光の漏れを防止できる。本発明の実施の形態に係るレーザシステムにおいては、デリバリファイバとして空孔コア４１を有する空孔コアファイバ４を用いることにより、高い開口数ＮＡ３を実現できるので、式（１）の関係を容易に満たすことができる。したがって、光結合器３及び空孔コアファイバ４が２次レーザ光を伝送する径Ｄ３の拡大を抑制できる。

ここで、本発明の実施の形態に係るレーザシステムにおいては、図６に示すように、光結合器３の出射端が、少なくとも空孔コア４１の入射端を塞いでいる。光結合器３の出射端の直径Ｄ０は、空孔コア４１の直径Ｄ３より大きく、且つ最外周の空孔部４２ｃの直径Ｄ４以下で設定されている。例えば、光結合器３の外周部分であるフェルール３１の端部と、空孔コアファイバ４の入射端は例えば熱融着されており、フェルール３１の端部と空孔コアファイバ４の入射端の間には融着部３ａが設けられている。なお、図６では、光結合器３の出射端の外周部であるフェルール３１の端部が空孔部４２ａを塞いでいる場合を例示しているが、光結合器３の出射端の直径Ｄ０が更に小さく、フェルール３１も含めた光結合器３の出射端が空孔コア４１の入射端のみを塞いでいても構わない。

空孔コアファイバ４の外周は、ステンレス鋼や樹脂等からなるコーティング層４３により被覆されている。光結合器３の出射端側には接続フランジ５１が設けられ、空孔コアファイバ４の入射端側には接続フランジ５２が設けられている。接続フランジ５１，５２は、クランプ５３により結合されている。接続フランジ５１，５２及びクランプ５３により、光結合器３と空孔コアファイバ４とは位置合わせされて固定され、互いに接続されている。

なお、図６においては、光の伝送方向に切った光結合器３の出射端側の断面が矩形である場合を例示しているが、断面構造は光結合器３の出射端に向けて徐々に細くなるような台形（テーパ形状）等であってもよい。テーパ形状の場合であっても、光結合器３の出射端面の直径Ｄ０が空孔コア４１の直径Ｄ３よりも大きく設定されていればよい。換言すれば、光結合器３の出射端の断面積が空孔コア４１を塞ぐ大きであればよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るレーザシステムによれば、非線形耐性が高い空孔コアファイバ４をデリバリファイバとして用いて、２段階でレーザ光を光学的に結合することにより、効率良く大出力化を図ることができる。

更に、図１に例示されているように、光源ユニット１１〜１７がＤＤＬ１〜ＤＤＬ７の場合は、消費電力等の面からＭＭ型のファイバレーザよりも好ましい可能性があるが、一般的に大出力化のためには、大きな径の光ファイバが必要になる。

これに対して、空孔コアファイバ４はガラス系ファイバと比較して高い開口数を実現できるので、光結合器３及び空孔コアファイバ４の開口数ＮＡ３を０．３以上に大きくすることができる。したがって、光結合器３及び空孔コアファイバ４の径Ｄ３を非常に大きくしなくても、式（１）を満足することができ、ＤＤＬの７個結合や１９個結合等の多くのレーザを結合することが可能となる。

更に、光結合器３としてバンドルファイバ等を用いて、式（１）を満足することが容易になるので、外部への光の漏れを防止でき、安全性の面を含めて大出力に優れたシステムを実現できる。

更に、デリバリファイバに空孔コアファイバ４を使用する場合、水分や汚れ等の不純物が空孔コア４１に侵入すると、空孔コアファイバ４の継時的な特性劣化が発生するという空孔コアファイバ４ならではの、空孔コア４１に起因した固有の問題が生じる。

そこで、本発明の実施の形態に係るレーザシステムによれば、光結合器３の出射端の直径Ｄ０を、図６に示すように空孔コア４１の直径Ｄ３より僅かに大きく設定している。これにより、光結合器３を構成する光ファイバ２１〜２７のコアから出射される光が空孔コア４１の入射端に入射するようにしつつ、光結合器３の出射端が空孔コア４１の入射端を塞いでいる。入射端を塞いだ構造により、水分や汚れ等の不純物が空孔コア４１へ侵入することを防止することができ、不純物が空孔コア４１へ侵入することに起因する空孔コアファイバ４の継時的な特性劣化を抑制し信頼性の高い動作を保証できる。

更に、図６に示すように、空孔コアファイバ４を構成する空孔コアファイバが、空孔コア４１の外周のクラッドに空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有している場合、空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ中を伝送される光は、空孔コア４１中を伝送される光に対して少ないものの、空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃに水分等の不純物が浸入すると空孔コアファイバ４の信頼性が低下する。

クラッド側の問題に関しても、本発明の実施の形態に係るレーザシステムによれば、光結合器３の出射端側に接続フランジ５１を設けて、空孔コアファイバ４の入射端側に設けた接続フランジ５２と接続するようにしているので、光結合器３の出射端の外周部及び接続フランジ５１が、空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの入射端を塞いでいる。このため、接続フランジ５１が、クラッドを構成している空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃへの水分や不純物の侵入を防止し、空孔コアファイバ４の信頼性を更に向上させることができる。なお、光結合器３の出射端の直径Ｄ０を更に小さくし、光結合器３が空孔コア４１のみを塞ぎ、接続フランジ５１が空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの入射端のすべてを塞ぐように構成されていてもよい。

更に、接続フランジ５１，５２及びクランプ５３を用いて光結合器３の出射端と空孔コアファイバ４の入射端を接続するので、光結合器３の出射端と空孔コアファイバ４の入射端との機械的な接続強度を高めることができる。

（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレーザシステムは、図７に示すように、光結合器３の出射端と空孔コアファイバ４の入射端の接続部分において、光結合器３の出射端が空孔コア４１の入射端を塞ぐだけでなく、更に空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの入射端を塞いでいる点が、図６に示したレーザシステムの構成と異なる。

光結合器３の出射端の直径Ｄ０は、空孔コアファイバ４の最外周の空孔部４２ｃの直径Ｄ４よりも大きく設定されている。換言すれば、光結合器３の出射端の断面積が、空孔コアファイバ４の最外周の空孔部４２ｃを塞ぐ大きさに設定されている。

更に、第１の変形例に係るレーザシステムは、光結合器３の出射端側の中央部の結合コア３３の屈折率ｎ１を、結合コア３３を囲む周辺の出射クラッド部３２の屈折率ｎ２よりも高く設定して、光結合器３から空孔コアファイバ４への光学的な結合度を高めている点が、図６に示したレーザシステムの構造と異なる。

出射クラッド部３２の屈折率ｎ２が結合コア３３の屈折率ｎ１より低ければよいので、出射クラッド部３２は空気層でも構わない。又、結合コア３３の屈折率ｎ１と出射クラッド部３２の屈折率ｎ２とはステップ状に変化せず、傾斜勾配で屈折率が変化する屈折率分布型の構造にしてもよい。「傾斜勾配」は光結合器３の出射端側の中央部から周辺へかけて屈折率が徐々に低くなるようになっていれば良いので、直線状でも放物曲線のような２次関数の屈折率の変化でも構わない。

光結合器３の出射端側において、光ファイバ２１〜２７の出射端が空孔コアファイバ４の入射端と離間し、光ファイバ２１〜２７の出射端に接するようにガラスや樹脂等からなる屈折率ｎ１の結合コア３３が配置されている。結合コア３３は、例えば円柱形状であり、空孔コア４１を塞ぐように空孔コアファイバ４の入射端に接している。また、結合コア３３と出射クラッド部３２で空孔部４２ａ〜４２ｃのすべてを塞いでいる。

フェルール３１は、光結合器３の出射端側において、結合コア３３に対し、出射クラッド部３２を介して離間し、空孔コアファイバ４の入射端の外周部に接している。光結合器３の出射端側において、フェルール３１の端部と空孔コアファイバ４の外周部とは熱融着により接続されており、フェルール３１の端部には融着部３ａが設けられている。

なお、図示を省略しているが、第１の変形例に係るレーザシステムにおいても、図６と同様に、光結合器３の出射端側と、空孔コアファイバ４の入射端側にそれぞれ接続フランジを設けて、２つの接続フランジをクランプ等により結合して、機械的な接続強度を高めるようにしてもよい。

第１の変形例に係るレーザシステムによれば、光結合器３の出射端が、空孔コア４１及び空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの入射端を塞いでいるので、水分や不純物が空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃへ侵入することも防止でき、空孔コアファイバ４の信頼性を向上させることができる。

更に、光結合器３の出射端の中央部に位置する結合コア３３の屈折率ｎ１を周辺部の出射クラッド部３２の屈折率ｎ２よりも高く設定することにより、光結合器３中を伝送されてきた光が光結合器３の出射端において結合コア３３に集光し易くなり、光の結合効率を高め、大出力化を容易にすることができる。

（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレーザシステムは、図８に示すように、光結合器３の出射端と空孔コアファイバ４の入射端の接続部分において、光結合器３の出射端の外周側が、空孔コア４１の内壁に接するように、空孔コア４１の入射端側に挿入されている構造である点が、図６に示したレーザシステムの構造と異なる。

図８の第２の変形例では、光結合器３を構成している光ファイバ２１，２２，２５のクラッド部が、空孔コア４１の内部にすべて挿入されている場合を例示するが、光ファイバ２１，２２，２５のクラッド部のすべてが空孔コア４１の内部に必ずしも挿入されている必要はなく、光ファイバ２１，２２，２５のクラッド部の一部が空孔コア４１の内部に挿入された構造であってもよい。ただし、光結合器３の光ファイバ２１，２２，２５のコアはすべて、空孔コア４１の内部に挿入されている必要がある。また、光結合器３のの出射端の直径Ｄ０が更に小さく、光結合器３の外周部を構成しているフェルール３１が空孔コア４１の内壁に接するように挿入された構成であってもよい。

（第３の変形例）
又、本発明の実施の形態に係るレーザシステムは、図９に示すような第３の変形例に係る構造であってもよい。第２の変形例と同様に、光結合器３の出射端において、光ファイバ２１〜２７の出射端が空孔コアファイバ４の入射端と離間して、光ファイバ２１〜２７の出射端に接するようにガラスや樹脂等からなる屈折率ｎ１の結合コア（第１の結合コア）３３が配置されているが、結合コア３３が空孔コア４１から離間している。結合コア３３を囲むように屈折率ｎ２の出射クラッド部３２が設けられている（ｎ１＞ｎ２）。結合コア３３の端部には、ガラス等の円柱部材からなる屈折率ｎ１の結合コア（第２の結合コア）３４が屈折率ｎ２の出射クラッド部３２に周囲を囲まれて配置されている。結合コア３４の断面積は結合コア３３の断面積よりも小さく、結合コア３４の端部の外周が、空孔コア４１の内周に接するように空孔コア４１の入射端に挿入されている。

図９に示す第３の変形例に係る構造において、出射クラッド部３２の屈折率ｎ２が結合コア３３，３４の屈折率ｎ１より低ければよいので、出射クラッド部３２は空気層でも構わない。又、結合コア３３，３４の屈折率ｎ１と出射クラッド部３２の屈折率ｎ２とはステップ状に変化せず、傾斜勾配で屈折率が変化するようにしてもよい。

第３の変形例に係るレーザシステムによれば、光結合器３の出射端の少なくとも一部を、空孔コア４１の入射端に挿入することによっても、光学的な結合効率を高め、更に空孔コア４１の入射端を塞ぐことができる。これにより、水分や汚れ等の不純物が空孔コア４１へ侵入することを防止することができ、不純物が空孔コア４１へ侵入することに起因する空孔コアファイバ４の継時的な特性劣化を抑制できる。なお、光結合器３の出射端の少なくとも一部を空孔コア４１の入射端に挿入せずに、空孔コア４１の入射端の位置で留めて、空孔コア４１の入射端を単純に塞ぐ構成であっても構わない。

なお、図示を省略しているが、第３の変形例に係るレーザシステムにおいても、図６と同様に、光結合器３の出射端側と、空孔コアファイバ４の入射端側にそれぞれ接続フランジを設けて、２つの接続フランジをクランプ等により結合して、機械的な接続強度を高めるようにしてもよい。

（第４の変形例）
本発明の実施の形態の第４の変形例に係るレーザシステムは、図１０に示すように、空孔コアファイバ４の入射端に対向する出力端を塞ぐ光学的に透明なエンドキャップ８を更に備える点が、図６に示したレーザシステムの構造の構成と異なる。エンドキャップ８は、空孔コアファイバ４の出力端の全面を、機密性を保って塞いでいる。

エンドキャップ８の材料としては、例えば石英ガラス等の空孔コア４１中を伝送される光に対して光学的に透明な材料が使用可能である。エンドキャップ８と、空孔コアファイバ４の出射端は、例えば熱融着又は接着されている。

なお、図１０では、エンドキャップ８を平行平板としているが、エンドキャップ８を凸レンズ等で構成してエンドキャップ８に集光レンズの機能を持たせてもよい。エンドキャップ８を片凸面レンズにすれば、片凸面レンズの一方の面が平面であるので、空孔コアファイバ４の出力端を平面に切った場合であっても、機密性を保持するように、空孔コアファイバ４の出射端にエンドキャップ８を熱融着又は接着にすることができる。エンドキャップ８が両凸面レンズの場合は、空孔コアファイバ４の出力端を両凸面レンズの曲率に会わせた凹面に構成すれば、機密性を保持するように、空孔コアファイバ４の出射端にエンドキャップ８を熱融着又は接着にすることができる。

第４の変形例に係るレーザシステムによれば、空孔コアファイバ４の出射端にエンドキャップ８を設けることにより、空孔コア４１及び空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの両端を完全に塞ぐことができる。したがって、水分や不純物が空孔コア４１及び空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃに侵入することを防止でき、空孔コアファイバ４の経時的な劣化をより抑制し、より信頼性と安定性に優れた大出力レーザシステムを提供することが可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態及び第１〜第４の変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の実施の形態及び第１〜第４の変形例においては、図５に示すように、３層の環状の空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有する空孔コアファイバ４の構造を例示したが、空孔部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの数、位置、サイズ等は特に限定されず、少なくとも空孔コア４１を有する空孔コアファイバ４の構造であればよい。また、空孔コア４１の周囲に空孔部が無く、ポリマー等により屈折率の周期構造でブラッグ反射の条件やフォトニックバンドギャップを実現したフォトニック結晶ファイバで空孔コアファイバ４を構成してもよい。

このように、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱しない範囲で、種々のレーザシステムに適用可能である。

３…光結合器
３ａ…融着部
４…空孔コアファイバ
８…エンドキャップ
１１〜１７…光源ユニット（ＤＤＬ１〜ＤＤＬ７）
２１〜２７…光ファイバ
２１ａ…コア
２１ｂ…クラッド
３１…フェルール
３２…出射クラッド部
３３，３４…結合コア
４１…空孔コア
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…空孔部
４３…コーティング層
５１，５２…接続フランジ
５３…クランプ
１１１〜１２６…レーザダイオード
１２１〜１２６…回折格子

Claims (11)

1. 複数のレーザを有し、該複数のレーザの出力を光学的に結合した１次レーザ光をそれぞれ出力する複数の光源ユニットと、
   前記１次レーザ光を光学的に結合して２次レーザ光を出力する光結合器と、
   前記光結合器により出力された２次レーザ光を伝送する空孔コアファイバと
   を備え、
   前記空孔コアファイバの入射端において、前記空孔コアファイバが有する空孔コアを前記光結合器の出射端が塞いでいることを特徴とするレーザシステム。
2. 前記複数のレーザの個数をｎ１、開口数をＮＡ１、前記複数のレーザが光を伝送する径をＤ１とし、前記光源ユニットの個数をｎ２、開口数をＮＡ２、前記光源ユニットが前記１次レーザ光を伝送する径をＤ２とし、前記光結合器及び前記空孔コアファイバの開口数をＮＡ３、前記光結合器及び前記空孔コアファイバが前記２次レーザ光を伝送する径をＤ３として、
   
   ｎ１（ＮＡ１×Ｄ１）＜ｎ２（ＮＡ２×Ｄ２）＜ＮＡ３×Ｄ３
   
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
3. 前記出射端の直径が、前記空孔コアの直径以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザシステム。
4. 前記空孔コアファイバが、前記空孔コアの外周に前記空孔コアの長手方向に伸びる空孔部を有し、
   前記出射端の断面積が、更に前記空孔部を塞ぐ大きさである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザシステム。
5. 前記出射端の中央部の屈折率が、前記中央部を囲む周辺部の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザシステム。
6. 前記出射端及び前記空孔コアファイバの入射端の外周を被覆するコーティング層を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザシステム。
7. 前記出射端の外周が、前記空孔コアの内壁に接するように、前記空孔コアの入射端側に挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザシステム。
8. 前記１次レーザ光がダイレクト・ダイオード・レーザの出力光であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザシステム。
9. 前記光結合器の開口数及び前記空孔コアファイバの開口数のそれぞれが、０．３以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザシステム。
10. 前記空孔コアファイバの出力端を塞ぐ光学的に透明なエンドキャップを更に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザシステム。
11. 前記出射端と前記空孔コアファイバの入射端の間に融着部が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のレーザシステム。

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