JP2021136439A

JP2021136439A - Amplifying fiber and laser light-emitting device

Info

Publication number: JP2021136439A
Application number: JP2021002824A
Authority: JP
Inventors: 朋也岡崎; Tomoya Okazaki; 和也齋藤; Kazuya Saito; エジソン晴彦関谷; Edison Haruhiko Sekiya
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Gauken
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Gauken
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-09-13
Anticipated expiration: 2041-01-12
Also published as: JP7414744B2

Abstract

To achieve an amplifying fiber capable of generating laser light in the visible region even if silica glass is used as a base material for a core of the amplifying fiber.SOLUTION: An amplifying fiber (4) includes a core (4a), which generates laser light from excitation light in the visible region, and a clad that surrounds the core (4a). The core (4a) consists of a core material containing Dy, one or more selected from Al, Ge, and P, and silica glass.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、増幅ファイバ及びレーザ光出射装置に関し、例えば、可視領域の励起光からレーザ光を発生させるコアと、当該コアを包囲するクラッドと、を有する増幅ファイバ、及び当該増幅ファイバを用いたレーザ光出射装置に関する。 The present disclosure relates to an amplification fiber and a laser light emitting device, for example, an amplification fiber having a core for generating laser light from excitation light in a visible region, a clad surrounding the core, and a laser using the amplification fiber. Regarding the light emitting device.

近年、レーザ光を用いた加工装置が用いられているが、当該レーザ光は増幅されて出射される。例えば、特許文献１のレーザ装置は、３４０〜５００ｎｍの波長の励起光を出射する励起光源、励起光を通過させてレーザ光を発生させる発振ファイバ、発振ファイバの一方の端部に配置される第１の反射ミラー、及び発振ファイバの他方の端部に配置される第２の反射ミラーを備えている。 In recent years, a processing apparatus using a laser beam has been used, and the laser beam is amplified and emitted. For example, the laser apparatus of Patent Document 1 is arranged at one end of an excitation light source that emits excitation light having a wavelength of 340 to 500 nm, an oscillation fiber that passes the excitation light to generate laser light, and an oscillation fiber. It includes one reflection mirror and a second reflection mirror located at the other end of the oscillating fiber.

そして、特許文献１のレーザ装置における発振ファイバは、励起光からレーザ光を発生させるコアを備えている。このような発振ファイバのコアは、フッ化物ガラス又はフッ化物結晶を母材としており、当該母材にＥｒ^３＋、Ｈｏ^３＋、Ｓｍ^３＋、Ｔｍ^３＋、Ｄｙ^３＋、Ｅｕ^３＋、Ｔｂ^３、又はＮｄ^３＋のいずれか１種類が添加されている。 The oscillating fiber in the laser apparatus of Patent Document 1 includes a core that generates laser light from excitation light. The core of such an oscillating fiber is made of fluoride glass or fluoride crystal as a base material, and the base material is Er ³⁺ , Ho ³⁺ , Sm ³⁺ , Tm ³⁺ , Dy ³⁺ , Eu ³⁺ , Tb ³ or Nd ^3+. Any one of the above is added.

特開２０１０−８０９２７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-80927

本出願人は、以下の課題を見出した。特許文献１のレーザ装置は、理論上、可視領域のレーザ光を発振させることができるが、発振ファイバにおけるコアの母材として用いられるフッ化物ガラス又はフッ化物結晶は、可視光の高出力化に対する耐性が不十分であった。 The applicant has found the following issues. The laser device of Patent Document 1 can theoretically oscillate the laser light in the visible region, but the fluoride glass or fluoride crystal used as the base material of the core in the oscillating fiber is used for increasing the output of visible light. The tolerance was inadequate.

本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、増幅ファイバのコアの母材としてシリカガラスを用いても可視領域のレーザ光を発生させることが可能な増幅ファイバ及びレーザ光出射装置を実現する。 The present disclosure has been made in view of such problems, and the amplification fiber and the laser light emission capable of generating the laser light in the visible region even when silica glass is used as the base material of the core of the amplification fiber. Realize the device.

本開示の一態様に係る増幅ファイバは、可視領域の励起光からレーザ光を発生させるコアと、前記コアを包囲するクラッドと、を有する増幅ファイバであって、
前記コアは、
Ｄｙと、
Ａｌ、Ｇｅ及びＰより選択される１種以上と、
シリカガラスと、
を含有するコア材からなる。
これにより、増幅ファイバのコアの母材としてシリカガラスを用いつつ、可視領域のレーザ光を発生させることができる。 The amplification fiber according to one aspect of the present disclosure is an amplification fiber having a core that generates a laser beam from excitation light in a visible region and a clad that surrounds the core.
The core is
With Dy
One or more selected from Al, Ge and P, and
Silica glass and
Consists of a core material containing.
As a result, it is possible to generate laser light in the visible region while using silica glass as the base material of the core of the amplification fiber.

上述の増幅ファイバにおいて、
前記コア材において、原子数比が、Ａｌ／Ｄｙ:０〜１３５．１、Ｇｅ／Ｄｙ:０〜３０９．５、Ｐ／Ｄｙ:０〜４０８．５であることが好ましい。 In the above-mentioned amplification fiber
In the core material, the atomic number ratio is preferably Al / Dy: 0 to 135.1, Ge / Dy: 0 to 309.5, and P / Dy: 0 to 408.5.

上述の増幅ファイバにおいて、
前記コア材において、原子数比が、Ａｌ／Ｄｙ:５．４〜１２．６、Ｇｅ／Ｄｙ:６．２〜５８．６であることが好ましい。 In the above-mentioned amplification fiber
In the core material, the atomic number ratio is preferably Al / Dy: 5.4 to 12.6 and Ge / Dy: 6.2 to 58.6.

上述の増幅ファイバにおいて、前記コア材は、更に、Ｃｅ、Ｆ及びＯＨより選択される１種以上を含有することが好ましい。 In the above-mentioned amplification fiber, the core material preferably further contains one or more selected from Ce, F and OH.

上述の増幅ファイバは、４８０〜６００ｎｍの波長帯を有するレーザ光を発生することが好ましい。 The above-mentioned amplification fiber preferably generates a laser beam having a wavelength band of 480 to 600 nm.

上述の増幅ファイバにおいて、前記励起光は、４００〜４６０ｎｍの励起光であることが好ましい。 In the above-mentioned amplification fiber, the excitation light is preferably an excitation light having a diameter of 400 to 460 nm.

本開示の一態様に係るレーザ光出射装置は、
可視領域の励起光を出射する光源と、
前記励起光が通過してレーザ光を発生させる、上述の増幅ファイバと、
を備える。
これにより、増幅ファイバのコアの母材としてシリカガラスを用いつつ、可視領域のレーザ光を発生させることができる。 The laser beam emitting device according to one aspect of the present disclosure is
A light source that emits excitation light in the visible region,
With the above-mentioned amplification fiber through which the excitation light passes to generate a laser beam,
To be equipped.
As a result, it is possible to generate laser light in the visible region while using silica glass as the base material of the core of the amplification fiber.

上述のレーザ光出射装置において、
前記増幅ファイバの一方の端部に配置される第１の反射ミラーと、
前記増幅ファイバの他方の端部で、前記第１の反射ミラーと向かい合うように配置される第２の反射ミラーと、
を備え、
前記励起光が前記増幅ファイバを通過することで前記レーザ光を発生させ、
前記レーザ光は、前記第１の反射ミラーと前記第２の反射ミラーとの間で反射を繰り返して発振することが好ましい。 In the above-mentioned laser beam emitting device,
A first reflection mirror arranged at one end of the amplification fiber and
A second reflective mirror located at the other end of the amplification fiber so as to face the first reflective mirror.
With
When the excitation light passes through the amplification fiber, the laser light is generated.
It is preferable that the laser beam repeatedly reflects and oscillates between the first reflection mirror and the second reflection mirror.

上述のレーザ光出射装置において、前記光源は、４００〜４６０ｎｍの励起光を出射する青色レーザダイオードであることが好ましい。 In the above-mentioned laser light emitting device, the light source is preferably a blue laser diode that emits excitation light having a diameter of 400 to 460 nm.

上述のレーザ光出射装置において、前記レーザ光は、４８０〜６００ｎｍの波長帯を有することが好ましい。 In the above-mentioned laser light emitting device, the laser light preferably has a wavelength band of 480 to 600 nm.

本開示によれば、増幅ファイバのコアの母材としてシリカガラスを用いても可視領域のレーザ光を発生させることが可能な増幅ファイバ及びレーザ光出射装置を実現できる。 According to the present disclosure, it is possible to realize an amplification fiber and a laser light emitting device capable of generating laser light in a visible region even when silica glass is used as a base material for the core of the amplification fiber.

実施の形態１のレーザ光出射装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the laser beam emitting apparatus of Embodiment 1. 実施の形態１の増幅ファイバの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the amplification fiber of Embodiment 1. 実施の形態２のレーザ光出射装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the laser beam emitting apparatus of Embodiment 2. 実施例１の励起光の入力とレーザ光の発振出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the input of the excitation light of Example 1 and the oscillation output of a laser light. 実施例１のレーザ光の発振前後の波長と出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wavelength and the output before and after the oscillation of the laser beam of Example 1. FIG. 実施例２の励起光の入力とレーザ光の発振出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the input of the excitation light of Example 2 and the oscillation output of a laser light. 実施例２のレーザ光の発振前後の波長と出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wavelength and the output before and after the oscillation of the laser beam of Example 2. 異なる増幅ファイバの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a different amplification fiber. 原子数比Ａｌ／Ｄｙと発振効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the atomic number ratio Al / Dy, and the oscillation efficiency. 原子数比Ｇｅ／Ｄｙと発振効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the atomic number ratio Ge / Dy and the oscillation efficiency.

以下、本開示を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present disclosure is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments. Further, in order to clarify the explanation, the following description and drawings have been simplified as appropriate.

＜実施の形態１＞
先ず、本実施の形態の増幅ファイバを用いたレーザ光出射装置の基本構成を説明する。図１は、本実施の形態のレーザ光出射装置を模式的に示す図である。本実施の形態のレーザ光出射装置１は、光源ユニット２、励起光コンバイナ３、増幅ファイバ４、第１の反射ミラー５及び第２の反射ミラー６を備えている。 <Embodiment 1>
First, the basic configuration of the laser beam emitting device using the amplification fiber of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing a laser beam emitting device of the present embodiment. The laser light emitting device 1 of the present embodiment includes a light source unit 2, an excitation light combiner 3, an amplification fiber 4, a first reflection mirror 5, and a second reflection mirror 6.

光源ユニット２は、１組又は複数組（例えば、３組）の光源２ａ、レンズ２ｂ及びミラー２ｃを備えている。光源２ａは、可視領域の励起光を出射する。光源２ａは、例えば、青色レーザダイオードであり、４００〜４６０ｎｍの励起光を出射する。光源２ａから出射された励起光は、レンズ２ｂ及びミラー２ｃを介して励起光コンバイナ３に出射される。本実施の形態のレーザ光出射装置１は、このような光源ユニット２を少なくとも１個備えていればよい。 The light source unit 2 includes one set or a plurality of sets (for example, three sets) of the light source 2a, the lens 2b, and the mirror 2c. The light source 2a emits excitation light in the visible region. The light source 2a is, for example, a blue laser diode and emits excitation light having a diameter of 400 to 460 nm. The excitation light emitted from the light source 2a is emitted to the excitation light combiner 3 via the lens 2b and the mirror 2c. The laser beam emitting device 1 of the present embodiment may include at least one such light source unit 2.

励起光コンバイナ３には、複数の光源２ａから出射された励起光が入射する。そして、励起光コンバイナ３は、当該励起光を増幅ファイバ４に出射するために、複数の励起光を集光する。但し、光源２ａが１つの場合は、励起光コンバイナ３を省略してもよい。 Excitation light emitted from a plurality of light sources 2a is incident on the excitation light combiner 3. Then, the excitation light combiner 3 collects a plurality of excitation lights in order to emit the excitation light to the amplification fiber 4. However, when there is only one light source 2a, the excitation light combiner 3 may be omitted.

増幅ファイバ４は、詳細は後述するが、励起光コンバイナ３から入射された励起光からレーザ光を発生させる。ここで、図２は、本実施の形態の増幅ファイバの構成を示す図である。増幅ファイバ４は、図２に示すように、コア４ａ、第１のクラッド４ｂ及び第２のクラッド４ｃを備えている。 The amplification fiber 4 generates laser light from the excitation light incident from the excitation light combiner 3, which will be described in detail later. Here, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the amplification fiber of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the amplification fiber 4 includes a core 4a, a first clad 4b, and a second clad 4c.

コア４ａは、詳細な組成は後述するが、母材であるシリカガラス（ＳｉＯ_２）、蛍光剤であるＤｙ、及び分散剤である、Ａｌ、Ｇｅ又はＰの少なくとも１つを含有するコア材からなる。第１のクラッド４ｂは、コア４ａの周面を包囲しており、シリカガラスからなる。第２のクラッド４ｃは、第１のクラッド４ｂの周面を包囲しており、シリカガラスからなる。第２のクラッド４ｃの周面は、樹脂層によって包囲されており、これにより、増幅ファイバ４の機械的強度が担保されている。 _{The core 4a is composed of a core material containing at least one of silica glass (SiO 2} ) as a base material, Dy as a fluorescent agent, and Al, Ge, or P as a dispersant, although the detailed composition will be described later. Become. The first clad 4b surrounds the peripheral surface of the core 4a and is made of silica glass. The second clad 4c surrounds the peripheral surface of the first clad 4b and is made of silica glass. The peripheral surface of the second clad 4c is surrounded by a resin layer, which guarantees the mechanical strength of the amplification fiber 4.

第１の反射ミラー５は、増幅ファイバ４における励起光コンバイナ３の側である一方の端部に配置されている。第１の反射ミラー５は、励起光を透過し、且つレーザ光を全反射するＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）である。第２の反射ミラー６は、増幅ファイバ４の他方の端部に配置されている。第２の反射ミラー６は、レーザ光の一部を反射し、レーザ光の残りの一部を透過するＦＢＧである。 The first reflection mirror 5 is arranged at one end of the amplification fiber 4 on the side of the excitation light combiner 3. The first reflection mirror 5 is an FBG (Fiber Bragg Grating) that transmits excitation light and totally reflects laser light. The second reflection mirror 6 is arranged at the other end of the amplification fiber 4. The second reflection mirror 6 is an FBG that reflects a part of the laser light and transmits the remaining part of the laser light.

このようなレーザ光出射装置１において、光源ユニット２の各々の光源２ａから励起光が出射されると、複数の励起光が励起光コンバイナ３に入射する。そして、励起光コンバイナ３は、複数の励起光を集光して、第１の反射ミラー５を介して増幅ファイバ４に出射する。 In such a laser light emitting device 1, when excitation light is emitted from each light source 2a of the light source unit 2, a plurality of excitation lights are incident on the excitation light combiner 3. Then, the excitation light combiner 3 collects a plurality of excitation lights and emits them to the amplification fiber 4 via the first reflection mirror 5.

増幅ファイバ４に入射した励起光は、第１のクラッド４ｂと第２のクラッド４ｃとの界面で反射して増幅ファイバ４の他方の端部の側に伝搬しつつ、コア４ａのＤｙに吸収される。これにより、増幅ファイバ４のコア４ａは、レーザ光を発生させる。そして、発生したレーザ光は、第１の反射ミラー５と第２の反射ミラー６との間で反射を繰り返して発振し、高出力化されて出射される。 The excitation light incident on the amplification fiber 4 is reflected by the interface between the first clad 4b and the second clad 4c and propagates to the other end side of the amplification fiber 4 while being absorbed by the Dy of the core 4a. NS. As a result, the core 4a of the amplification fiber 4 generates a laser beam. Then, the generated laser light is repeatedly reflected and oscillated between the first reflection mirror 5 and the second reflection mirror 6, and is emitted with high output.

次に、本実施の形態の増幅ファイバ４の詳細を説明する。本実施の形態の増幅ファイバ４は、励起光からレーザ光を発生させるコアと、当該コアを包囲するクラッドと、を有し、コアは、Ｄｙと、Ａｌ、Ｇｅ及びＰより選択される１種以上と、シリカガラスと、を含有するコア材からなることを特徴とする。 Next, the details of the amplification fiber 4 of the present embodiment will be described. The amplification fiber 4 of the present embodiment has a core that generates laser light from excitation light and a clad that surrounds the core, and the core is one selected from Dy, Al, Ge, and P. It is characterized by being composed of a core material containing the above and silica glass.

近年、電動化が急速に進み、銅材料が電池やモータなどの電動部品の主役材料になっている。電動部品は、加工点数や部品数の多さからレーザ加工が最適加工法となる一方、銅材料は従来の加工用レーザの波長では光吸収率が数％程度のため、効率的、安定的なレーザ加工ができない。 In recent years, electrification has progressed rapidly, and copper materials have become the leading material for electric parts such as batteries and motors. Laser processing is the optimum processing method for electric parts due to the number of processing points and the number of parts, while copper material is efficient and stable because the light absorption rate is about several% at the wavelength of conventional processing lasers. Laser processing is not possible.

本発明者らは、増幅ファイバを用いたレーザ光出射装置を加工用レーザに適用するために、高出力化の検討を行った。しかしながら、フッ化物ガラスやフッ化物結晶を母材とするファイバは光強度に対して十分な耐性が得られない場合があった。本発明者らは、耐光強度の観点から、シリカガラスを用いて可視領域の光の増幅が可能な増幅ファイバの検討を行った。 The present inventors have studied high output in order to apply a laser beam emitting device using an amplified fiber to a processing laser. However, a fiber using fluoride glass or a fluoride crystal as a base material may not have sufficient resistance to light intensity in some cases. From the viewpoint of light resistance, the present inventors have studied an amplification fiber capable of amplifying light in the visible region using silica glass.

しかし、シリカガラスを用いた場合、フッ化物ガラス等と比較して、希土類元素の非輻射緩和速度が増大しやすく、希土類元素の励起状態が十分に維持されず高出力のレーザ光が得られない場合があった。このような問題は赤外線レーザではあまり問題とならなかったが、短波長（可視〜紫外領域）を扱うになるにつれて大きな問題となってきた。 However, when silica glass is used, the non-radiation mitigation rate of rare earth elements tends to increase as compared with fluoride glass or the like, and the excited state of rare earth elements is not sufficiently maintained and high-power laser light cannot be obtained. There was a case. Such a problem was not so much a problem with an infrared laser, but it became a big problem when dealing with short wavelengths (visible to ultraviolet region).

本発明者らは鋭意検討した結果、コアのシリカガラスにドープする希土類元素としてＤｙを選択し、更にＡｌ、Ｇｅ及びＰより選択される１種以上とを組み合わせることにより、母材がシリカガラスの場合であっても非輻射緩和速度の増大が抑制され、可視領域のレーザ光が出力されることを見出した。 As a result of diligent studies, the present inventors selected Dy as a rare earth element to be doped in the silica glass of the core, and further combined it with one or more selected from Al, Ge and P, so that the base material was silica glass. It has been found that the increase in the non-radiation mitigation rate is suppressed even in the case, and the laser beam in the visible region is output.

このように本実施の形態によれば、一般的にコアの母材として用いられているシリカガラスをコア４ａの母材として用いつつ、光吸収率の向上が見込まれる可視領域のレーザ光を出射可能な増幅ファイバ４を実現する。 As described above, according to the present embodiment, while using silica glass, which is generally used as the base material of the core, as the base material of the core 4a, the laser light in the visible region where the light absorption rate is expected to be improved is emitted. A possible amplification fiber 4 is realized.

本実施の形態の増幅ファイバ４のコア４ａは、母材であるシリカガラス、蛍光剤であるＤｙ、及び分散剤である、Ａｌ、Ｇｅ又はＰの少なくとも一つを含み、更に、Ｃｅ、Ｆ、ＯＨを含んでいてもよく、上記効果を損なわない範囲で更に他の元素を含んでいてもよいものである。以下、上記シリカガラスにドープする各成分について順に説明する。 The core 4a of the amplification fiber 4 of the present embodiment contains at least one of silica glass as a base material, Dy as a fluorescent agent, and Al, Ge or P as a dispersant, and further, Ce, F, It may contain OH, and may further contain other elements as long as the above effects are not impaired. Hereinafter, each component to be doped with the silica glass will be described in order.

Ｄｙは、励起光を吸収し、誘導放出によりレーザ光を出力する成分である。Ｄｙを用いることで可視領域、中でも４００〜４６０ｎｍの励起光を吸収し、可視領域のレーザ光、中でも４８０〜６００ｎｍの波長帯を有するレーザ光を高出力で出力することが可能となる。 Dy is a component that absorbs excitation light and outputs laser light by stimulated emission. By using Dy, it is possible to absorb excitation light in the visible region, particularly 400 to 460 nm, and output laser light in the visible region, particularly laser light having a wavelength band of 480 to 600 nm, with high output.

Ｄｙの含有量は、上記効果を奏する範囲で適宜調整すればよい。中でも添加成分を含むコア材１００ｗｔ％に対して、Ｄｙの含有量は、０．０１〜２ｗｔ％が好ましく、０．０７〜０．９３％がより好ましく、さらに好ましくは０．４６〜０．９３ｗｔ％である。Ｄｙの含有量を０．０１ｗｔ％以上とすることで、良好にレーザ光を発生させることができる。一方、Ｄｙの含有量が２ｗｔ％以下とすることで、濃度消光が抑制される。 The content of Dy may be appropriately adjusted within the range in which the above effects are exhibited. Among them, the content of Dy is preferably 0.01 to 2 wt%, more preferably 0.07 to 0.93%, still more preferably 0.46 to 0.93 wt% with respect to 100 wt% of the core material containing the additive component. %. By setting the Dy content to 0.01 wt% or more, laser light can be satisfactorily generated. On the other hand, when the Dy content is 2 wt% or less, concentration quenching is suppressed.

Ａｌは、Ｄｙの凝集を抑制し、Ｄｙを良好に分散させる成分である。Ａｌの含有量は、この効果を奏する範囲で適宜調整すればよい。中でも添加成分を含むコア材１００ｗｔ％に対して、Ａｌの含有量は、０．１〜２ｗｔ％が好ましく、０．１５〜０．１．５７ｗｔ％がより好ましく、さらに好ましくは０．４〜０．５４ｗｔ％である。Ａｌの含有量を０．１ｗｔ％以上とすることで、Ｄｙをシリカガラス内に良好に分散することができる。一方、Ａｌの含有量が２ｗｔ％以下とすることで、Ａｌに起因するフォトダークニングが抑制され、後述するＧｅの含有量を抑え、増幅ファイバ４のＮＡ（開口数）が抑制できる。 Al is a component that suppresses the aggregation of Dy and disperses Dy well. The Al content may be appropriately adjusted within a range in which this effect is exhibited. Among them, the Al content is preferably 0.1 to 2 wt%, more preferably 0.15 to 0.1.57 wt%, still more preferably 0.4 to 0, based on 100 wt% of the core material containing the additive component. It is .54 wt%. By setting the Al content to 0.1 wt% or more, Dy can be satisfactorily dispersed in the silica glass. On the other hand, when the Al content is 2 wt% or less, photodarkening caused by Al can be suppressed, the Ge content described later can be suppressed, and the NA (numerical aperture) of the amplification fiber 4 can be suppressed.

Ｇｅは、フォトダークニングを抑制する成分である。Ｇｅの含有量は、この効果を奏する範囲で適宜調整すればよい。中でも添加成分を含むコア材１００ｗｔ％に対して、Ｇｅの含有量は、０．８８〜１０ｗｔ％が好ましく、１〜１０ｗｔ％、又は、０．８８〜９．６８ｗｔ％がより好ましい。当該Ｇｅの含有量は、１．８〜２．１８ｗｔ％がより好ましい。Ｇｅの含有量を１ｗｔ％以上とすることで、フォトダークニングを効果的に抑制することができる。一方、Ｇｅの含有量を１０ｗｔ％以下とすることでＧｅに起因するシリカガラス内の構造欠陥の発生が抑制され、レーザ光の出力が安定する。また、ＧｅはＡｌと組み合わせて用いることにより、Ａｌに起因するフォトダークニングをも抑制する。 Ge is a component that suppresses photodarkening. The content of Ge may be appropriately adjusted within a range in which this effect is exhibited. Among them, the content of Ge is preferably 0.88 to 10 wt%, more preferably 1 to 10 wt%, or more preferably 0.88 to 9.68 wt% with respect to 100 wt% of the core material containing the additive component. The content of the Ge is more preferably 1.8 to 2.18 wt%. By setting the Ge content to 1 wt% or more, photodarkening can be effectively suppressed. On the other hand, by setting the Ge content to 10 wt% or less, the occurrence of structural defects in the silica glass caused by Ge is suppressed, and the output of the laser beam is stabilized. Ge is also used in combination with Al to suppress photodarkening caused by Al.

Ｐは、Ａｌと同様にＤｙの凝集を抑制し得る成分である。シリカガラス中の酸素正孔センター（ＯＨＣ：ｏｘｙｇｅｎｈｏｌｅｃｅｎｔｅｒ）との結合がＡｌよりも生じにくいため、Ｐを組み合わせて用いることによりＡｌ−ＯＨＣに起因するフォトダークニングが抑制される。一方、Ｄｙの凝集を抑制する効果はＡｌの方が優れているため、Ａｌの含有量が上記範囲内であれば、Ｐは０ｗｔ％であってもよい。以上の観点から、コア材１００ｗｔ％に対して、Ｐの含有量は、０〜６ｗｔ％が好ましく、０〜２ｗｔ％がより好ましい。 P is a component that can suppress the aggregation of Dy like Al. Since the bond with the oxygen hole center (OHC) in the silica glass is less likely to occur than with Al, photodarkening caused by Al-OHC is suppressed by using P in combination. On the other hand, since Al is superior in the effect of suppressing the aggregation of Dy, P may be 0 wt% as long as the Al content is within the above range. From the above viewpoint, the content of P is preferably 0 to 6 wt%, more preferably 0 to 2 wt% with respect to 100 wt% of the core material.

本実施の形態の増幅ファイバ４においてコア４ａは、更に、Ｃｅ、Ｆ、ＯＨを含んでいてもよい。Ｃｅは、励起光でＣｅの価数が変化することにより、フォトダークニングを抑制する効果があり、例えば、０〜１ｗｔ％の含有量が好ましい。また、Ｆは、シリカネットワークを切断し、フォトダークニングを抑制する効果があり、例えば、０〜３ｗｔ％の含有量が好ましい。ＯＨは、シリカネットワークを切断し、フォトダークニングを抑制する効果があり、例えば、０〜１ｗｔ％の含有量が好ましい。ここで、ＯＨとは、シリカガラスの末端に配置されるＳｉ−ＯＨのＯＨ基を表す。
なお、コア４ａは、Ｔｂを含まないと、レーザ光出射装置１によるレーザ発振が安定化してよい。具体的には、コア材１００ｗｔ％に対して、Ｔｂの含有量は、０〜０．２０ｗｔ％に制限されると好ましく、０〜０．１０ｗｔ％に制限されるとより好ましい。
また、コア４ａは、Ｄｙ、Ｇｅ、及びＡｌを共に含有すると、レーザ光出射装置１によるレーザ発振が安定化してよい。 In the amplification fiber 4 of the present embodiment, the core 4a may further contain Ce, F, and OH. Ce has an effect of suppressing photodarkening by changing the valence of Ce with excitation light, and for example, the content of Ce is preferably 0 to 1 wt%. Further, F has an effect of cutting the silica network and suppressing photodarkening, and for example, the content of F is preferably 0 to 3 wt%. OH has the effect of cutting the silica network and suppressing photodarkening, and for example, the content of OH is preferably 0 to 1 wt%. Here, OH represents an OH group of Si—OH arranged at the end of silica glass.
If the core 4a does not include Tb, the laser oscillation by the laser light emitting device 1 may be stabilized. Specifically, the Tb content is preferably limited to 0 to 0.20 wt% and more preferably 0 to 0.10 wt% with respect to 100 wt% of the core material.
Further, when the core 4a contains Dy, Ge, and Al together, the laser oscillation by the laser light emitting device 1 may be stabilized.

このように本実施の形態の増幅ファイバ４及びレーザ光出射装置１は、増幅ファイバ４のコア４ａが母材であるシリカガラス、蛍光剤であるＤｙ、及び分散剤である、Ａｌ、Ｇｅ又はＰの少なくとも一つを含んでいる。そのため、増幅ファイバ４のコア４ａの母材としてシリカガラスを用いつつ、励起光から可視領域（例えば、４８０〜６００ｎｍ）のレーザ光を発生させることができる。 As described above, in the amplification fiber 4 and the laser beam emitting device 1 of the present embodiment, the core 4a of the amplification fiber 4 is a base material of silica glass, a fluorescent agent of Dy, and a dispersant of Al, Ge or P. Contains at least one of. Therefore, while using silica glass as the base material of the core 4a of the amplification fiber 4, it is possible to generate laser light in the visible region (for example, 480 to 600 nm) from the excitation light.

しかも、本実施の形態の増幅ファイバ４は、一般的な共振ファイバのコアの母材として用いられているシリカガラスをコア４ａの母材として用いるので、安価に高出力なレーザ光出射装置１を実現することができる。 Moreover, since the amplification fiber 4 of the present embodiment uses silica glass, which is used as the base material of the core of a general resonance fiber, as the base material of the core 4a, the laser light emitting device 1 having high output at low cost can be used. It can be realized.

また、本実施の形態の光源２ａとしては、高出力であって、且つ価格が現実的であることが求められるが、青色レーザダイオードを用いることで、安価に高出力なレーザ光出射装置１を実現することができる。 Further, the light source 2a of the present embodiment is required to have a high output and a realistic price. However, by using a blue laser diode, a laser light emitting device 1 having a high output can be inexpensively used. It can be realized.

＜実施の形態２＞
図３は、本実施の形態のレーザ光出射装置を模式的に示す図である。本実施の形態のレーザ光出射装置２１は、図３に示すように、レーザ光を共振させることなく出射する構成とされている。詳細には、レーザ光出射装置２１は、光源ユニット２２、種光源２３及び増幅ファイバ２４を備えている。 <Embodiment 2>
FIG. 3 is a diagram schematically showing the laser beam emitting device of the present embodiment. As shown in FIG. 3, the laser beam emitting device 21 of the present embodiment is configured to emit the laser beam without resonating. Specifically, the laser beam emitting device 21 includes a light source unit 22, a seed light source 23, and an amplification fiber 24.

光源ユニット２２は、実施の形態１の光源ユニット２と等しい構成とされており、可視領域の励起光を出射する。種光源２３からは種光が出射される。増幅ファイバ２４は、実施の形態１の増幅ファイバ４と等しい構成とされており、増幅ファイバ２４は一方の端部から入射される光源ユニット２２の励起光を吸収し、同じく一方の端部から入射された種光源２３からの光を増幅して他方の端部から出射する。 The light source unit 22 has the same configuration as the light source unit 2 of the first embodiment, and emits excitation light in a visible region. Seed light is emitted from the seed light source 23. The amplification fiber 24 has the same configuration as the amplification fiber 4 of the first embodiment, and the amplification fiber 24 absorbs the excitation light of the light source unit 22 incident from one end and is also incident from one end. The light from the seed light source 23 is amplified and emitted from the other end.

このようなレーザ光出射装置２１も、増幅ファイバ２４のコアが母材であるシリカガラス、蛍光剤であるＤｙ、及び分散剤である、Ａｌ、Ｇｅ又はＰの少なくとも一つを含んでいる。そのため、増幅ファイバ２４のコアの母材としてシリカガラスを用いつつ、励起光から可視領域のレーザ光を発生させることができる。 Such a laser beam emitting device 21 also contains at least one of silica glass as a base material, Dy as a fluorescent agent, and Al, Ge, or P as a dispersant in the core of the amplification fiber 24. Therefore, it is possible to generate laser light in the visible region from the excitation light while using silica glass as the base material of the core of the amplification fiber 24.

＜実施例１＞
実施例１では、増幅ファイバのコアの組成を、Ｄｙの含有量：０．４６ｗｔ％、Ａｌの含有量：０．５４ｗｔ％、Ｇｅの含有量：１．８０ｗｔ％とし、当該増幅ファイバを実施の形態１のレーザ光出射装置１に用いて光源２ａから可視領域の励起光を出射した。 <Example 1>
In Example 1, the core composition of the amplified fiber was set to Dy content: 0.46 wt%, Al content: 0.54 wt%, and Ge content: 1.80 wt%, and the amplified fiber was used. The excitation light in the visible region was emitted from the light source 2a by using the laser beam emitting device 1 of the first embodiment.

その結果、図４及び図５に示すように、励起光の入力が４０ｎｗ以上の場合、可視領域である５８３ｎｍ帯で良好なレーザ発振を確認できた。このとき、発振効率は２０．３％であった。ここで、図４は、励起光の入力とレーザ光の発振出力との関係を示すグラフであり、図５は、レーザ光の発振前後の波長と出力との関係を示すグラフである。なお、図５の縦軸はピークを１とした相対的な出力値である。 As a result, as shown in FIGS. 4 and 5, when the input of the excitation light was 40 nw or more, good laser oscillation could be confirmed in the 583 nm band, which is the visible region. At this time, the oscillation efficiency was 20.3%. Here, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the input of the excitation light and the oscillation output of the laser light, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wavelength and the output before and after the oscillation of the laser light. The vertical axis of FIG. 5 is a relative output value with the peak as 1.

＜実施例２＞
実施例２では、増幅ファイバのコアの組成を、Ｄｙの含有量：０．９３ｗｔ％、Ａｌの含有量：０．４０ｗｔ％、Ｇｅの含有量：２．１８ｗｔ％とし、当該増幅ファイバを実施の形態１のレーザ光出射装置１に用いて光源２ａから可視領域の励起光を出射した。 <Example 2>
In Example 2, the core composition of the amplified fiber was set to Dy content: 0.93 wt%, Al content: 0.40 wt%, and Ge content: 2.18 wt%, and the amplified fiber was used. The excitation light in the visible region was emitted from the light source 2a by using the laser beam emitting device 1 of the first embodiment.

その結果、図６及び図７に示すように、励起光の入力が９０ｎｗ以上の場合、可視領域である５８３ｎｍ帯で良好なレーザ発振を確認できた。このとき、発振効率は９．８％であった。ここで、図６は、励起光の入力とレーザ光の発振出力との関係を示すグラフであり、図７は、レーザ光の発振前後の波長と出力との関係を示すグラフである。なお、図７の縦軸はピークを１とした相対的な出力値である。 As a result, as shown in FIGS. 6 and 7, when the input of the excitation light was 90 nw or more, good laser oscillation could be confirmed in the 583 nm band, which is the visible region. At this time, the oscillation efficiency was 9.8%. Here, FIG. 6 is a graph showing the relationship between the input of the excitation light and the oscillation output of the laser light, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between the wavelength and the output before and after the oscillation of the laser light. The vertical axis of FIG. 7 is a relative output value with the peak as 1.

＜実施例１〜１４＞
次に、実施例３〜１４と、上記した実施例１、２とについて併せて説明する。 <Examples 1 to 14>
Next, Examples 3 to 14 and Examples 1 and 2 described above will be described together.

実施例１〜１４では、増幅ファイバのコアの組成を、Ｄｙの含有量：０．０７〜０．９３ｗｔ％とした。これに加えて、Ａｌ、Ｇｅ、又はＰを当該コアに含有させた場合、当該増幅ファイバのコアの組成を、Ａｌの含有量：０．１５〜１．５７ｗｔ％、Ｇｅの含有量：０．８８〜９．６８ｗｔ％、Ｐの含有量：５．４５ｗｔ％とした。実施例１〜１４では、当該増幅ファイバのコアは、Ｔｂが添加されなかった。当該増幅ファイバを実施の形態１のレーザ光出射装置１に用いて光源２ａから可視領域の励起光を出射した。 In Examples 1 to 14, the composition of the core of the amplification fiber was set to the Dy content: 0.07 to 0.93 wt%. In addition to this, when Al, Ge, or P is contained in the core, the composition of the core of the amplification fiber is such that the Al content: 0.15 to 1.57 wt% and the Ge content: 0. The content was 88 to 9.68 wt% and the P content was 5.45 wt%. In Examples 1-14, Tb was not added to the core of the amplification fiber. The amplified fiber was used in the laser beam emitting device 1 of the first embodiment to emit excitation light in the visible region from the light source 2a.

その結果、実施例１〜１４のそれぞれにおいて、励起光の入力が所定の値である場合、可視領域である所定の波長帯域で良好なレーザ発振を確認できた。表１に、各実施例の増幅ファイバのコアの組成と発振効率とを示す。

As a result, in each of Examples 1 to 14, when the input of the excitation light was a predetermined value, good laser oscillation could be confirmed in a predetermined wavelength band which is a visible region. Table 1 shows the core composition and oscillation efficiency of the amplification fibers of each example.

表１に示すように、増幅ファイバのコアは、Ｄｙに加え、Ａｌ及びＧｅを含有する場合、発振効率が１０％であり、良好な値であった。すなわち、増幅ファイバのコアは、Ａｌ及びＧｅをともに含有すると、良好な発振効率を得ることができてよい。 As shown in Table 1, when the core of the amplification fiber contained Al and Ge in addition to Dy, the oscillation efficiency was 10%, which was a good value. That is, if the core of the amplification fiber contains both Al and Ge, good oscillation efficiency may be obtained.

続いて、実施例１〜１４の原子数比Ａｌ／Ｄｙ、Ｇｅ／Ｄｙ、Ｐ／Ｄｙを算出し、この算出した結果を表２に示す。原子数比Ａｌ／Ｄｙ、Ｇｅ／Ｄｙ、Ｐ／ＤｙのＭａｘ（組み合わせ）は、実施例１〜１４のＡｌ、Ｇｅ、Ｐの含有量の最大値と、実施例１〜１４のＤｙの含有量の最小値との商と、ＤｙとＡｌ、Ｇｅ、又はＰとの原子量の比との積である。具体的には、原子数比Ａｌ／ＤｙのＭａｘ135.1は、実施例７のＡｌの含有量1.57[wt%]と、実施例１４のＤｙの含有量0.07[wt%]との商と、Ｄｙ原子量162.5とＡｌ原子量26.98との比との積である。原子数比Ｇｅ／ＤｙのＭａｘ309.5は、実施例８のＧｅの含有量9.68[wt%]と、実施例１４のＤｙの含有量0.07[wt%]との商と、Ｄｙ原子量162.5とＧｅ原子量72.61との比との積である。原子数比Ｐ／ＤｙのＭａｘ408.5は、実施例６のＰの含有量5.45[wt%]と、実施例１４のＤｙの含有量0.07[wt%]との商と、Ｄｙ原子量162.5とＰ原子量30.97との比との積である。

Subsequently, the atomic number ratios Al / Dy, Ge / Dy, and P / Dy of Examples 1 to 14 were calculated, and the calculated results are shown in Table 2. The Max (combination) of the atomic number ratios Al / Dy, Ge / Dy, and P / Dy is the maximum value of the Al, Ge, and P contents of Examples 1 to 14 and the Dy content of Examples 1 to 14. It is the product of the quotient with the minimum value of and the ratio of the atomic weight of Dy to Al, Ge, or P. Specifically, Max 135.1 having an atomic weight ratio of Al / Dy is a quotient of the Al content of 1.57 [wt%] of Example 7 and the Dy content of 0.07 [wt%] of Example 14. It is the product of the ratio of Dy atomic weight 162.5 and Al atomic weight 26.98. Max 309.5 with an atomic weight ratio of Ge / D is the quotient of the Ge content of Example 8: 9.68 [wt%] and the Dy content of Example 14 of 0.07 [wt%], and the Dy atomic weight of 162.5 and Ge. It is the product of the ratio to the atomic weight of 72.61. Max 408.5 with an atomic weight ratio of P / D is the quotient of the P content of 5.45 [wt%] in Example 6 and the Dy content of 0.07 [wt%] in Example 14, and the Dy atomic weights of 162.5 and P. It is the product of the ratio to the atomic weight of 30.97.

表１及び表２に示すように、原子数比が、Ａｌ／Ｄｙ:０〜１３５．１、Ｇｅ／Ｄｙ:０〜３０９．５、Ｐ／Ｄｙ:０〜４０８．５であると、励起光の入力が適当な値であれば、可視領域である所定の波長帯域で良好なレーザ発振を確認し得る。原子数比が、Ａｌ／Ｄｙ:０〜１３５．１、Ｇｅ／Ｄｙ:０〜３０９．５、Ｐ／Ｄｙ:０〜４０８．５であると、可視領域での良好なレーザ発振を確認し得てよい。 As shown in Tables 1 and 2, when the atomic number ratio is Al / Dy: 0 to 135.1, Ge / Dy: 0 to 309.5, and P / Dy: 0 to 408.5, the excitation light If the input of is an appropriate value, good laser oscillation can be confirmed in a predetermined wavelength band in the visible region. When the atomic number ratio is Al / Dy: 0 to 135.1, Ge / Dy: 0 to 309.5, P / Dy: 0 to 408.5, good laser oscillation in the visible region can be confirmed. You can.

次に、図９を参照して、原子数比Ａｌ／Ｄｙと発振効率との関係について説明する。実施例１〜１４の発振効率に対する原子数比Ａｌ／Ｄｙを図９に示す。図９に示すように、原子数比Ａｌ／Ｄｙが所定の範囲内であれば、発振効率が概ね良好である。具体的には、原子数比Ａｌ／Ｄｙが２．６以上２３．６以下であれば、発振効率が１０％以上であるため、安定したレーザ発振を行えてよい。原子数比Ａｌ／Ｄｙが５．４以上１２．６以下であれば、発振効率が１４％以上であっため、より好ましい。原子数比Ａｌ／Ｄｙが６．８以上１０．０以下であれば、発振効率が２０％を超え得るため、さらに好ましい。 Next, the relationship between the atomic number ratio Al / Dy and the oscillation efficiency will be described with reference to FIG. The atomic number ratio Al / Dy with respect to the oscillation efficiency of Examples 1 to 14 is shown in FIG. As shown in FIG. 9, when the atomic number ratio Al / Dy is within a predetermined range, the oscillation efficiency is generally good. Specifically, when the atomic number ratio Al / Dy is 2.6 or more and 23.6 or less, the oscillation efficiency is 10% or more, so that stable laser oscillation may be performed. When the atomic number ratio Al / Dy is 5.4 or more and 12.6 or less, the oscillation efficiency is 14% or more, which is more preferable. When the atomic number ratio Al / Dy is 6.8 or more and 10.0 or less, the oscillation efficiency can exceed 20%, which is more preferable.

次に、図１０を参照して、原子数比Ｇｅ／Ｄｙと発振効率との関係について説明する。実施例１〜１４の発振効率に対する原子数比Ｇｅ／Ｄｙを図１０に示す。図１０に示すように、原子数比Ｇｅ／Ｄｙが所定の範囲内であれば、発振効率が概ね良好である。具体的には、原子数比Ｇｅ／Ｄｙが５．２以上５８．６以下であれば、発振効率が１０％以上であるため、安定したレーザ発振を行えてよい。原子数比Ｇｅ／Ｄｙが６．２以上５８．６以下であれば、発振効率が１４％以上であっため、好ましい。原子数比Ｇｅ／Ｄｙが８．８以上２０．９以下であれば、発振効率が２０％を超え得るため、好ましい。 Next, with reference to FIG. 10, the relationship between the atomic number ratio Ge / Dy and the oscillation efficiency will be described. The atomic number ratio Ge / Dy with respect to the oscillation efficiency of Examples 1 to 14 is shown in FIG. As shown in FIG. 10, when the atomic number ratio Ge / Dy is within a predetermined range, the oscillation efficiency is generally good. Specifically, when the atomic number ratio Ge / Dy is 5.2 or more and 58.6 or less, the oscillation efficiency is 10% or more, so that stable laser oscillation may be performed. When the atomic number ratio Ge / Dy is 6.2 or more and 58.6 or less, the oscillation efficiency is 14% or more, which is preferable. When the atomic number ratio Ge / Dy is 8.8 or more and 20.9 or less, the oscillation efficiency can exceed 20%, which is preferable.

＜原子数比Ａｌ／Ｄｙと発振効率との関係＞
次に、原子数比Ａｌ／Ｄｙを所定の範囲内に制限すると、発振効率が良好であることについて想起される理由について述べる。 <Relationship between atomic number ratio Al / Dy and oscillation efficiency>
Next, the reason why the oscillation efficiency is good when the atomic number ratio Al / Dy is limited within a predetermined range will be described.

上記した通り、Ｄｙは、励起光を吸収し、誘導放出によりレーザ光を出力する成分である。Ｄｙ原子のレーザ光を出力する度合い、すなわち、蛍光断面積は、Ｄｙ原子の周囲がどのような環境にあるかによって変化する。また、Ａｌは、Ｄｙ原子の凝集を抑制し、Ｄｙ原子を良好に分散させる成分である。 As described above, Dy is a component that absorbs excitation light and outputs laser light by stimulated emission. The degree to which the laser beam of the Dy atom is output, that is, the fluorescence cross-sectional area, changes depending on the environment around the Dy atom. Further, Al is a component that suppresses aggregation of Dy atoms and disperses Dy atoms satisfactorily.

そのため、原子数比Ａｌ／Ｄｙが所定の範囲の下限値以上である場合、Ｄｙ原子の周囲に位置するＡｌが増加し得る。Ｄｙ原子の周囲に位置するＡｌ原子の数が増加すると、Ｄｙ原子の凝集を抑制し、Ｄｙ原子を、コアの母材であるシリカガラス内に良好に分散させる。そのため、コア全体のＤｙに起因する蛍光断面積が増加し、レーザ光の出力が高まる。以上より、原子数比Ａｌ／Ｄｙが所定の範囲の下限値以上であると、レーザ光の出力が高まって、発振効率が良好な値を取り得る。 Therefore, when the atomic number ratio Al / Dy is equal to or higher than the lower limit of the predetermined range, Al located around the Dy atom can increase. When the number of Al atoms located around the Dy atom increases, the aggregation of the Dy atom is suppressed, and the Dy atom is well dispersed in the silica glass which is the base material of the core. Therefore, the fluorescence cross-sectional area due to Dy of the entire core increases, and the output of the laser beam increases. From the above, when the atomic number ratio Al / Dy is equal to or higher than the lower limit of the predetermined range, the output of the laser beam is increased and the oscillation efficiency can be obtained to be a good value.

一方、原子数比Ａｌ／Ｄｙがさらに増加すると、Ａｌがシリカガラス内に欠陥を生成したり、Ａｌに起因するフォトダークニングが発生したりする。これらによって、発振効率が低下し得る。よって、原子数比Ａｌ／Ｄｙが所定の範囲の上限値以下である場合、Ａｌに起因する欠陥やフォトダークニングを抑制し、発振効率の低下を抑制してよい。 On the other hand, when the atomic number ratio Al / Dy is further increased, Al causes defects in the silica glass, and photodarkening due to Al occurs. As a result, the oscillation efficiency may decrease. Therefore, when the atomic number ratio Al / Dy is not more than the upper limit value in the predetermined range, defects and photodarkening caused by Al may be suppressed, and a decrease in oscillation efficiency may be suppressed.

以上より、原子数比Ａｌ／Ｄｙを所定の範囲内に制限すると、発振効率が良好である。 From the above, when the atomic number ratio Al / Dy is limited within a predetermined range, the oscillation efficiency is good.

＜原子数比Ｇｅ／Ｄｙと発振効率との関係＞
次に、原子数比Ｇｅ／Ｄｙが所定の範囲内に制限すると、発振効率が良好であることについて想起される理由について述べる。 <Relationship between atomic number ratio Ge / Dy and oscillation efficiency>
Next, the reason why the oscillation efficiency is good when the atomic number ratio Ge / Dy is limited to a predetermined range will be described.

上記した通り、Ｇｅは、フォトダークニングを抑制する成分である。また、Ｇｅは、Ａｌと比較して、シリカガラス内において欠陥を生成し難い。また、Ｇｅに起因するシリカガラス内の欠陥は、Ａｌに起因するシリカガラス内の欠陥と比較して、発振効率に悪影響を与え難い。 As described above, Ge is a component that suppresses photodarkening. In addition, Ge is less likely to generate defects in silica glass than Al. Further, the defects in the silica glass caused by Ge are less likely to adversely affect the oscillation efficiency than the defects in the silica glass caused by Al.

そのため、原子数比Ｇｅ／Ｄｙが所定の範囲の下限値以上である場合、Ｄｙ原子の周囲に位置するＧｅの数が一定確保されると想起される。Ｄｙ原子の周囲に位置するＧｅ原子が、フォトダークニングを抑制する。また、Ｄｙ原子の周囲に位置するＧｅ原子が、Ａｌと比較して、シリカガラス内において欠陥を生成させない、又は、その欠陥が発生しても発振効率に悪影響をあまり与えない。したがって、原子数比Ｇｅ／Ｄｙが所定の範囲の下限値以上であると、発振効率が良好な値を取り得る。 Therefore, when the atomic number ratio Ge / Dy is equal to or higher than the lower limit of the predetermined range, it is recalled that a constant number of Ges located around the Dy atom is secured. Ge atoms located around Dy atoms suppress photodarkening. Further, the Ge atom located around the Dy atom does not generate a defect in the silica glass as compared with Al, or even if the defect occurs, the oscillation efficiency is not significantly adversely affected. Therefore, when the atomic number ratio Ge / Dy is equal to or higher than the lower limit of the predetermined range, the oscillation efficiency can be obtained to be a good value.

一方、原子数比Ｇｅ／Ｄｙがさらに増加して、所定の範囲の上限値を超えると、Ｇｅに起因するシリカガラス内の構造欠陥が発生する。これによって、レーザ光の出力が不安定になり、発振効率が低下し得る。よって、原子数比Ｇｅ／Ｄｙが所定の範囲の上限値以下である場合、Ｇｅに起因する構造欠陥やフォトダークニングを抑制すると想起されるため、発振効率の低下を抑制してよい。 On the other hand, when the atomic number ratio Ge / Dy is further increased and exceeds the upper limit of a predetermined range, structural defects in the silica glass due to Ge occur. As a result, the output of the laser beam becomes unstable and the oscillation efficiency may decrease. Therefore, when the atomic number ratio Ge / Dy is equal to or less than the upper limit of the predetermined range, it is reminded that structural defects and photodarkening caused by Ge are suppressed, so that a decrease in oscillation efficiency may be suppressed.

以上より、原子数比Ｇｅ／Ｄｙを所定の範囲内に制限すると、発振効率が良好である。 From the above, when the atomic number ratio Ge / Dy is limited within a predetermined range, the oscillation efficiency is good.

＜Ａｌ、及びＧｅの含有と発振効率との関係＞
次に、表１に示すように、増幅ファイバのコアは、Ａｌ及びＧｅを共に含有すると、発振効率が良好であることについて想起される理由について述べる。 <Relationship between Al and Ge content and oscillation efficiency>
Next, as shown in Table 1, the reason why the core of the amplification fiber is recalled to have good oscillation efficiency when both Al and Ge are contained will be described.

増幅ファイバのコアは、Ａｌ及びＧｅを共に含有すると、Ｄｙの周囲に位置するＡｌ原子及びＧｅ原子が増加すると想起される。すると、Ａｌに起因する欠陥とに加えて、Ｇｅに起因する欠陥とがシリカガラス内に生成され得る。このような場合、欠陥の起因がＡｌとＧｅとであるため、欠陥の起因がＡｌのみである場合と比較して、発振効率への悪影響が小さいと想起される。よって、増幅ファイバのコアは、Ａｌ及びＧｅを共に含有すると、発振効率が良好である。 It is recalled that when the core of the amplification fiber contains both Al and Ge, the number of Al atoms and Ge atoms located around Dy increases. Then, in addition to the defects caused by Al, the defects caused by Ge can be generated in the silica glass. In such a case, since the cause of the defect is Al and Ge, it is recalled that the adverse effect on the oscillation efficiency is small as compared with the case where the cause of the defect is only Al. Therefore, when the core of the amplification fiber contains both Al and Ge, the oscillation efficiency is good.

本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施の形態の増幅ファイバは、第１のクラッド４ｂ及び第２のクラッド４ｃを備える所謂ダブルクラッド構造であるが、図８に示す増幅ファイバ４１のように、第２のクラッド４ｃを備えていない所謂シングルクラッド構造であってもよい。 The present disclosure is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit.
The amplification fiber of the above embodiment has a so-called double clad structure including a first clad 4b and a second clad 4c, but does not have a second clad 4c like the amplification fiber 41 shown in FIG. It may have a so-called single clad structure.

１レーザ光出射装置
２光源ユニット、２ａ光源、２ｂレンズ、２ｃミラー
３励起光コンバイナ
４増幅ファイバ、４ａコア、４ｂ第１のクラッド、４ｃ第２のクラッド
５第１の反射ミラー
６第２の反射ミラー
２１レーザ光出射装置
２２光源ユニット
２３種光源
２４増幅ファイバ
４１増幅ファイバ 1 Laser light emitting device 2 Light source unit 2 Light source unit, 2a light source, 2b lens, 2c mirror 3 Excitation light combiner 4 Amplification fiber, 4a core, 4b 1st clad, 4c 2nd clad 5 1st reflection mirror 6 2nd reflection Mirror 21 Laser light emitting device 22 Light source unit 23 Light source 24 Amplifying fiber 41 Amplifying fiber

Claims

可視領域の励起光からレーザ光を発生させるコアと、前記コアを包囲するクラッドと、を有する増幅ファイバであって、
前記コアは、
Ｄｙと、
Ａｌ、Ｇｅ及びＰより選択される１種以上と、
シリカガラスと、
を含有するコア材からなる、増幅ファイバ。 An amplification fiber having a core that generates laser light from excitation light in the visible region and a cladding that surrounds the core.
The core is
With Dy
One or more selected from Al, Ge and P, and
Silica glass and
Amplified fiber made of a core material containing.

前記コア材において、原子数比が、Ａｌ／Ｄｙ:０〜１３５．１、Ｇｅ／Ｄｙ:０〜３０９．５、Ｐ／Ｄｙ:０〜４０８．５である、請求項１に記載の増幅ファイバ。 The amplification fiber according to claim 1, wherein the core material has an atomic number ratio of Al / Dy: 0 to 135.1, Ge / Dy: 0 to 309.5, and P / Dy: 0 to 408.5. ..

前記コア材において、原子数比が、Ａｌ／Ｄｙ:５．４〜１２．６、Ｇｅ／Ｄｙ:６．２〜５８．６である、請求項１又は２に記載の増幅ファイバ。 The amplified fiber according to claim 1 or 2, wherein the core material has an atomic number ratio of Al / Dy: 5.4 to 12.6 and Ge / Dy: 6.2 to 58.6.

前記コア材は、更に、Ｃｅ、Ｆ及びＯＨより選択される１種以上を含有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の増幅ファイバ。 The amplification fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the core material further contains one or more selected from Ce, F and OH.

４８０〜６００ｎｍの波長帯を有するレーザ光を発生する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の増幅ファイバ。 The amplification fiber according to any one of claims 1 to 4, which generates a laser beam having a wavelength band of 480 to 600 nm.

前記励起光は、４００〜４６０ｎｍの励起光である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の増幅ファイバ。 The amplification fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein the excitation light is an excitation light having a diameter of 400 to 460 nm.

可視領域の励起光を出射する光源と、
前記励起光が通過してレーザ光を発生させる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の増幅ファイバと、
を備える、レーザ光出射装置。 A light source that emits excitation light in the visible region,
The amplification fiber according to any one of claims 1 to 6, wherein the excitation light passes through to generate a laser beam.
A laser beam emitting device.

前記増幅ファイバの一方の端部に配置される第１の反射ミラーと、
前記増幅ファイバの他方の端部で、前記第１の反射ミラーと向かい合うように配置される第２の反射ミラーと、
を備え、
前記励起光が前記増幅ファイバを通過することで前記レーザ光を発生させ、
前記レーザ光は、前記第１の反射ミラーと前記第２の反射ミラーとの間で反射を繰り返して発振する、請求項７に記載のレーザ光出射装置。 A first reflection mirror arranged at one end of the amplification fiber and
A second reflective mirror located at the other end of the amplification fiber so as to face the first reflective mirror.
With
When the excitation light passes through the amplification fiber, the laser light is generated.
The laser light emitting device according to claim 7, wherein the laser light repeatedly reflects and oscillates between the first reflection mirror and the second reflection mirror.

前記光源は、４００〜４６０ｎｍの励起光を出射する青色レーザダイオードである、請求項７又は８に記載のレーザ光出射装置。 The laser light emitting device according to claim 7 or 8, wherein the light source is a blue laser diode that emits excitation light having a diameter of 400 to 460 nm.

前記レーザ光は、４８０〜６００ｎｍの波長帯を有する、請求項７乃至９のいずれか１項に記載のレーザ光出射装置。 The laser beam emitting device according to any one of claims 7 to 9, wherein the laser beam has a wavelength band of 480 to 600 nm.