光纤激光装置的制作方法

专利名称：光纤激光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤激光装置。
背景技术：
近年，光纤激光装置被用于使用激光进行加工的加工机、使用激光的手术刀等的 医疗设备中。光纤激光装置是一种通过将由激光振荡器产生的激光和激励光输入到放大用 光纤，并将被放大后的激光从输出部输出的装置。在这样的光纤激光装置中，从光纤激光装置开始输出激光到激光的强度稳定为止 需要花费一定的时间。即，激光的增强要花费一定时间。该激光的增强期间越短作业效率越高，在下面的专利文献1中，记载了使这样的 激光的强度到稳定为止的期间变短的光纤激光装置。在下面的专利文献1中所记载的光纤激光装置中，在从光纤激光装置输出激光的 状态前的期间(待机状态期间)，强度较弱的一定的激励光被输入到放大用光纤后，添加在 放大用光纤中的稀土类元素被激发成为激励状态。接下来，当从光纤激光装置输出激光时， 种子激光和强度较强的激励光被输入到放大用光纤，种子激光被放大，并且放大后的激光 被输出。这样，当从光纤激光装置输出激光时，由于放大用光纤的稀土类元素预先被激发成 为激励状态，所以缩短了从光纤激光装置输出的激光的增强期间(专利文献1)。专利文献1 日本特开2008-91773号公报。但是，在上面专利文献1中所记载的光纤激光装置中，在待机状态下，由于激励光 被输入到放大用光纤，所以存在从放大用光纤的稀土类元素产生自发发射光，从而输出该 自发发射光被放大用光纤被放大后的光的情况。

发明内容
因此，本发明目的在于提供一种能够缩短被输入的激光的增强期间，并且能够抑 制在输出时以外输出光的光纤激光装置。本发明的光纤激光装置具备输出种子激光的种子激光源；输出激励光的激励光 源；放大用光纤，其被输入所述种子激光和所述激励光，并添加有利用所述激励光而成为激 励状态的稀土类元素，对所述种子激光进行放大而将其作为激光输出；波长转换器，其被输 入从所述放大用光纤输出的所述激光，对规定强度以上的光进行波长转换；波长选择滤波 器，其被输入从所述波长转换器输出的所述激光，当所述波长转换器被输入与所述种子激 光相同波段的光时，使在所述波长转换器中进行了波长转换的光透过，并抑制在所述波长 转换器中未进行波长转换的光的透过；输出从所述波长选择滤波器输出的激光的输出部； 以及至少对所述种子激光源和所述激励光源进行控制的控制部。其中，所述控制部对所述 种子激光源和所述激励光源进行控制，使得所述种子激光源和所述激励光源从预备激励状 态成为输出状态，在所述预备激励状态下，不从所述种子激光源输出所述种子激光，而从所 述激励光源输出所述激励光，所述激励光强度为利用所述激励光在所述放大用光纤中产生并输出的光在所述波长转换器中未进行波长转换的强度，在所述输出状态下，从所述种子 激光源输出所述种子激光，并且从所述激励光源输出所述激励光，所述种子激光和所述激 励光的强度为从所述放大用光纤输出的所述激光在所述波长转换器中进行波长转换的强度。根据这样的光纤激光装置，控制部在预备激励状态下控制种子激光源使得种子激 光不被输出，并且控制激励光源使得激励光被输入到放大用光纤。因此，放大用光纤的稀土 类元素的激励状态逐渐变高。另外，放大用光纤被构成为通过利用激励光而成为激励状态 的稀土类元素的受激发射，使从种子激光源输出的种子激光被放大。但是，在预备激励状态 下，由于不对放大用光纤输入种子光源，所以从放大用光纤仅输出基于被激发的稀土类元 素的自发发射光。该自发发射光被公知为光谱的宽度宽且强度的峰值小。并且，对激励光 的强度进行控制，使得在预备激励状态下，即使从放大用光纤输出了自发发射光被放大后 的光，输出的光也不会在波长转换器中被进行波长转换。因此，即使在自发发射光被放大并 输出的情况下，从波长转换器输出并向波长选择滤波器输入的光在波长选择滤波器中被抑 制了透过。这样，可以抑制在预备激励状态下，从输出部输出不必要的光。接下来，控制部将激励光源和种子激光源控制为输出状态，使得激励光和种子激 光被输入到放大用光纤。此时对种子激光源和激励光源进行控制，使得在放大用光纤被放 大并作为激光输出的光的强度为可以在波长转换器中被进行波长转换的强度。并且，在波 长转换器中进行了波长转换的激光被输入到波长选择滤波器，并透过波长选择滤波器从输 出部被输出。此时，由于在预备激励状态下放大用光纤的稀土类元素成为激励状态，所以在 从预备状态变成输出状态后的状态下，能够将从输出部输出的激光的增强时间缩短。或者，本发明涉及的光纤装置具备输出种子激光的种子激光源；输出激励光的 激励光源；放大用光纤，其被输入所述种子激光和所述激励光，并添加有利用所述激励光而 成为激励状态的稀土类元素，对所述种子激光进行放大而将其作为激光输出；波长转换器， 其被输入从所述放大用光纤输出的所述激光，对规定强度以上的光进行波长转换；波长选 择滤波器，其被输入从所述波长转换器输出的所述激光，当所述波长转换器被输入与所述 种子激光相同波段的光时，使在所述波长转换器中进行了波长转换的光透过，并抑制在所 述波长转换器中进行波长转换的光的透过；输出从所述波长选择滤波器输出的激光的输出 部；以及至少对所述种子激光源和所述激励光源进行控制的控制部。所述控制部对所述种 子激光源和所述激励光源进行控制，使得所述种子激光源和所述激励光源从预备激励状态 成为输出状态，在所述预备激励状态下，从所述种子激光源输出所述种子激光，并且从所述 激励光源输出所述激励光，所述种子激光和所述激励光的强度为从所述放大用光纤输出的 所述激光在所述波长转换器未进行波长转换的强度，在所述输出状态下，从所述种子激光 源输出所述种子激光，并且从所述激励光源输出所述激励光，所述种子激光和所述激励光 的强度为从所述放大用光纤输出的激光在所述波长转换器中进行波长转换的强度。根据这样的光纤激光装置，在预备激励状态下，由于对放大用光纤输入了种子激 光，所以能够达到基于激励光稀土类元素的激发和基于种子光的稀土类元素的缓和的平 衡。因此，可以抑制稀土类元素被激发而变得不稳定，并且可以抑制在预备状态下的不必要 的激光振荡。而且，输入到放大用光纤的种子激光通过基于放大用光纤的稀土类元素的受激发射被放大，并被输入到波长转换器。但是，在预备状态下，从种子激光源输出的种子激光以 及从激励光源输出的激励光的强度为从放大用光纤输出的激光在波长转换器中未进行波 长转换的强度。因此，从放大用光纤输出的激光从波长转换器输入到波长选择滤波器，但是 在波长选择滤波器中不被透过。因此可以抑制在预备激励状态下，不必要的光的输出。并且，在上述光纤激光装置中，所述控制部还可以对所述种子激光源和所述激励 光源进行控制，使得所述种子激光源和所述激励光源从所述输出状态变为所述预备激励状 态。而且，在所述光纤激光装置中，所述输出状态下的所述种子激光可以是脉冲光，所 述预备激励状态下的所述种子激光可以是连续光。并且，在所述光纤激光装置中，所述预备激励状态下的所述激励光的强度可以为 所述输出状态下的所述激励光的强度以下。或者，本发明的光纤激光装置具备输出种子激光的种子激光源；输出激励光的 激励光源；放大用光纤，其被输入所述种子激光和所述激励光，添加有利用所述激励光而成 为激励状态的稀土类元素，对所述种子激光进行放大而将其作为激光输出；波长转换器，其 被输入从所述放大用光纤输出的所述激光，对规定强度以上的光进行波长转换；波长选择 滤波器，其被输入从所述波长转换器输出的所述激光，当所述波长转换器被输入与所述种 子激光相同波段的光时，使在所述波长转换器中进行了波长转换的光透过，并抑制在所述 波长转换器中未进行波长转换的光的透过；输出从所述波长选择滤波器输出的激光的输出 部；至少对所述种子激光源和所述激励光源进行控制的控制部。所述控制部对所述种子激 光源和所述激励光源进行控制，使得所述种子激光源和所述激励光源从第1预备激励状态 成为第2预备激励状态，并且从第2预备状态成为输出状态。在所述第1预备状态下，不从 所述种子激光源输出所述种子激光，并且从所述激励光源输出所述激励光，所述激励光的 强度为利用所述激励光在所述放大用光纤中产生并输出的光在所述波长转换器中未进行 波长转换的强度，在所述第2预备激励状态下，从所述种子激光源输出所述种子激光，并且 从所述激励光源输出所述激励光，所述种子激光和所述激励光的强度为从所述放大用光纤 输出的所述激光在所述波长转换器中未进行波长转换的强度，在所述输出状态下，从所述 种子激光源输出所述种子激光，并且从所述激励光源输出所述激励光，所述种子激光和所 述激励光的强度为从所述放大用光源输出的激光在所述波长转换器中进行波长转换的强 度。根据这样的光纤激光装置，在第1预备激励状态下，由于稀土元素被较高地激发， 可以抑制在第2预备激励状态下基于种子激光使稀土类元素被激发而变得不稳定，在成为 输出状态时，由于稀土类元素的激发稳定并呈高状态，所以可以进一步缩短激光的增强时 间。并且，在所述光纤激光装置中，优选所述控制部对所述种子光源和所述输出光源 进行控制，使得所述种子激光源和所述激励光源从所述输出状态成为所述第1预备激励状 态。通过这样的构成，可以进一步缩短接下来的成为输出状态时的激光的增强时间。而且，在所述光纤激光装置中，所述输出状态下的所述种子激光可以是脉冲光，所 述第2预备激励状态下的所述种子激光可以是连续光。
并且，在所述光纤激光装置中，所述第1预备激励状态下的所述激励光的强度可 以为所述输出状态下的所述激励光的强度以下。另外，在所述光纤激光装置中，在所述第2预备激励状态下的所述激励光的强度 可以与所述输出状态下的所述激励光的强度相同。根据本发明，提供了一种能够缩短被输出的激光的增强期间，并且能够抑制在输 出时间以外输出光的光纤激光装置。


图1是表示本发明的第1实施方式涉及的光纤激光装置的图。图2是表示图1的种子光源的图。图3是示意性地表示图1的光纤激光装置的动作的时序图。图4是示意性地表示本发明第2实施方式涉及的光纤激光装置的动作的时序图。图5是示意性地表示本发明第3实施方式涉及的光纤激光装置的动作的时序图。附图符号说明10.种子激光源；11.激励光源；12.第IFBG ；13.稀土类添加光纤；14. AOM ； 15.第 2FBG ；20.激励光源；30.放大用光纤；40.光耦合器；50.输出部；60.控制部；65.输出命令 部；71.波长转换器；73.波长选择滤波器
具体实施例方式下面，参照附图对本发明涉及的光纤激光装置的优选实施方式进行详细说明。(第1实施方式)图1是表示本发明的第1实施方式涉及的光纤激光装置的图。如图1所示那样，光纤激光装置100主要具备输出波长λ 1的种子激光的种子激 光源10 ；输出激励光的激励光源20 ；被输入激励光和种子激光的放大用光纤30 ；将激励光 和种子激光向放大用光纤30输入的光耦合器40 ；对从放大用光纤30输出的光进行波长转 换的波长转换器71 ；使从波长转换器71输出的光透过或者抑制其透过的波长选择滤波器 73 ；输出从波长选择滤波器73输出的光的输出部50 ；对种子激光源10和激励光源20进行 控制的控制部60 ；以及对控制部60输入输出命令，以便从输出部50输出激光的输出命令 部65。图2是表示图1的种子激光源10的图。在本实施方式中，使用法布里珀罗型激光 输出装置作为种子激光源10。如图2所示，种子激光源10具备输出激励光的激光振荡器 11 ；被输入来自激光振荡器11的激励光的稀土类添加光纤13 ；设置在稀土类添加光纤13 与激光振荡器11之间的第IFBG (Fiber Bragg Grating 光纤布拉格光栅)12 ；设置在稀土 类添加光纤13的激光振荡器11的相反侧的第2FBG15 ；设置在第2FBG15与稀土类添加光 纤 13 之间的 AOM(Acoustic Optical Modulator 声光调制器)14。激光振荡器11例如是半导体激光器，用于输出激励光。输出的激励光例如为 975nm波长。从激光振荡器11输出的激励光通过第1FBG12被输入到稀土类添加光纤13。 在稀土类添加光纤13中添加有例如镱等稀土类。在稀土类添加光纤13中，激励光被添加 在稀土类添加光纤13中的稀土类元素吸收。因此，稀土类元素成为激励状态。并且，处于激励状态的稀土元素发射出特定波长λ 1的自发发射光。此时的自发发射光的波长λ 1例 如为1064nm。该自发发射光在稀土类添加光纤13中传播并输入到A0M14。A0M14被控制为 周期性地重复低损失状态和高损失状态，或被控制为保持低损失状态。并且，在A0M14被控制为周期性地重复低损失状态和高损失状态的情况下，当 A0M14处于高损失状态下，A0M14抑制自发发射光的透过，而当A0M14处于低损失状态下， 则使自发发射光透过。因此，当A0M14处于低损失状态下，自发发射光通过A0M14输入到第 2FBG15。在第2FBG15中，以约50%以下的反射率对与在稀土类添加光纤中产生的自发发 射光的波长λ 1相同波段的光进行反射。从而反射的自发发射光通过Α0Μ14再次被输入到 稀土类添加光纤13，并通过稀土类添加光纤13的稀土类元素的受激发射被放大。然后，被 放大的光到达第1FBG12。第1FBG12以例如99. 5%的反射率对与稀土类元素发射出的自发 发射光的波长λ 1相同波段的光进行反射。因此，被第1FBG12反射的光再次被输入到稀土 类添加光纤13并被放大。然后，被放大的光通过Α0Μ14输入到第2FBG15，一部分的光透过 第2FBG15。这样通过第1FBG12和第2FBG15构成法布里珀罗振荡器，并且同步于Α0Μ14周 期性地重复低损失状态和高损失状态的动作，脉冲形的光被放大，该被放大的脉冲形的光 作为种子激光从第2FBG15输出。此时从种子激光源10输出的种子激光的波长λ 例如为 1064nm，脉冲的重复频率例如为IOOkHz。并且，在A0M14被控制为保持低损失状态的情况下，从种子激光源10输出作为同 一波长的连续光的种子激光。其中，在种子激光源10中，通过来自控制部60的控制信号对A0M14的控制，控制 作为脉冲光或连续光的种子激光的输出，或者控制脉冲光或连续光的强度。从种子激光源10输出的种子激光被输入到光耦合器40。另一方面，激励光源20由输出激励光的多个激光器二极管构成，输出的激励光的 强度通过来自控制部60的控制信号而被调整。激励光源20输出使稀土类添加光纤13的 稀土类元素成为激励状态的激励光，从激励光源20输出的激励光被输入到光耦合器40。其 中，从激励光源20输出的激励光例如为975nm波长。光耦合器40具有输入来自种子激光源10的种子激光的输入端口 41 ；输入来自 激励光源20的激励光的激励光输入端口 42 ；输出来自种子激光源10的种子激光和激励光 的输出端口 43。输入端口 41由将来自种子激光源10的种子激光作为单模光传播的单模光 纤构成。激励光输入端口 42由将从激励光源20输出的激励光作为多模光传播的多模光纤 构成。输出端口 43由具有纤芯、包覆纤芯的包层、和包覆包层的树脂包层的双包层光纤构 成，并构成为通过纤芯将激光作为单模光传播，通过纤芯以及包层将激励光作为多模光传 播。从输出端口 43输出的种子激光和激励光被输入到放大用光纤30。放大用光纤30由具有添加有稀土类的纤芯、包覆纤芯的包层、以及包覆包层的树 脂包层的双包层光纤构成。纤芯将从光耦合器40输出的种子激光作为单模光传播，通过纤 芯以及包层将从光耦合器40输出的激励光作为多模光传播。并且，激励光通过纤芯时，添 加在纤芯的稀土类元素成为激励状态，处于激励状态的稀土类元素通过在纤芯中传播的种 子激光而产生受激发射，通过该受激发射种子激光被放大。被放大后的种子激光作为波长 λ 1的激光从放大用光纤30输出。放大用光纤30例如纤芯的直径为10 μ m、包层的外径为 125 μ m。在纤芯中可以添加铒作为稀土类元素。
波长转换器71由波长转换用光纤构成，当输入规定强度以上的光时，对该光的波 长进行转换。具体而言，波长转换器71当被输入了波长为λ 1的规定强度以上的光时，通 过受激拉曼散射将输入到波长转换器71的光转换为波长λ 2的光，该波长λ 2比波长λ 1 的波长长。从而，从波长转换器71输出比输入的光波长长的光。作为这样的波长转换用光 纤，例举了由纤芯和包层构成的光纤，并且在纤芯中添加有使非线性光学常数上升的掺杂 剂的光纤。作为这样的掺杂剂例举了锗或磷。例如，波长转换器71被构成为纤芯的直径为 5μ m的单模光纤，该纤芯中添加有7 8质量％的锗，其长度为20m，当输入脉冲光的峰值 强度为70W以上且波长λ 1为1064nm的光时，输出波长λ 2为1120nm的激光，而当输入强 度比70W低的光时，不进行波长转换。当波长选择滤波器73通过波长转换器71输入了与从种子激光源10输出的波长 λ 1的种子激光相同波段的光时，波长选择滤波器73使在波长转换器71中进行了波长转换 而输入的波长λ 2的光透过，并抑制在波长转换器71中未进行波长转换而输入的波长λ 1 的光的透过。因此，在从放大用光纤30输出强度强的波长λ 1的激光，该激光在波长转换 器71中被波长转换为波长λ 2的情况下，输入到波长选择滤波器73的波长λ 2的激光透 过波长选择滤波器73。另一方面，在从放大用光纤30输出强度弱的波长λ 1的激光，该激 光在波长转换器71中不被进行波长转换的情况下，输入到波长选择滤波器73的波长λ 1 的激光，在波长选择滤波器73中被抑制其透过。波长选择滤波器73例如由电介质多层膜滤波器或光子带隙光纤(photonic band gap fiber)等构成。例如，在对波长转换器71输入了波长λ 1为1064nm的激光，该激光 在波长转换器71中被进行波长转换后，对波长选择滤波器73输入了波长λ 2为1120nm的 激光的情况下，该激光透过波长选择滤波器73。另一方面，在对波长转换器71输入了波长 λ 1为1064nm的激光，该激光在波长转换器71中不被进行波长转换而对波长选择滤波器 73输入1064nm的激光的情况下，该激光在波长选择滤波器73中被抑制其透过。输出部50将透过波长选择滤波器73的激光输入到光纤激光装置100的外部。其 中，如上述那样，当从种子激光源10输入了脉冲形的种子激光时，从输出部50输出与从种 子激光源10输出的种子激光同步的脉冲形激光。输出命令部65对控制部60输入用于使激光从输出部50输出的输出命令。控制部60基于来自输出命令部65的输出命令，对种子激光源10以及激励光源20 进行控制。具体而言，控制部60通过控制种子激光源10中的激光振荡器11和A0M14，来对 自种子激光源10的种子激光的输出的有无、强度、以及将种子激光形成为脉冲光或连续光 进行控制。并且，控制部60通过控制激励光源20，来对从激励光源20输出的激励光的有 无、从激励光源20输出的激励光的强度进行控制。接着，利用图3对光纤激光装置100的动作进行说明。图3是示意地表示光纤激光装置100的动作的时序图。图3示意性地表示了从输出命令部65向控制部60输入的输出命令、从激励光源 20输出的激励光的强度、从种子激光源10输出的种子激光的强度、放大用光纤30的稀土类 元素的激励状态、以及从输出部50输出的激光的强度。其中，在图3中，输出命令为H的状 态表示从输出命令部65对控制部60输入输出命令的状态，激励光的强度表示得越高，则表 示强度越强的激励光从激励光源20输出的状态，种子激光的强度表示得越高，则表示从种子激光源10输出了强度越强的种子激光的状态，稀土类元素的激励状态表示得越高，则表 示放大用光纤30的稀土类元素处于越高的激励状态，输出的激光的强度表示得越高，则表 示从输出部50输出了激光强度越强的状态。首先，打开光纤激光装置100的未图示的电源，对控制部60供应电力。控制部60若被供应了电力，则等待来自输出命令部65的输出命令。接着，若在时刻tl从输出命令部65对控制部60输入输出命令，则控制部60将激 励光源20控制为预备激励状态，从激励光源20在预先规定的一定时间Ta输出预先规定强 度Rl的预备激励光。并且，控制部60将种子激光源10控制为预备激励状态，以便不输出 种子激光。另外，此时的种子激光源10的控制中也包括不对种子激光源10进行特别命令。 此时对放大用光纤30仅输入了预备激励光，从而放大用光纤30的稀土类元素的激励状态 逐渐变高。此时的预备激励光的强度Rl例如为2W，一定时间Ta例如为100μ秒。这样，在从时刻1经过了预先规定的一定时间Ta的预备激励状态的结束时刻，稀 土类元素的激励状态的强度为一定的激励状态Si。另外，若放大用光纤30的稀土元素被激发，则稀土类元素产生包括与从种子激光 源10输出的种子激光的波长λ 1相同的波段的自发发射光。该自发发射光在放大用光纤 30中被放大并输出。此时从放大用光纤30输出的光在如上述那样预备激励光的强度Rl为 2W的情况下，峰值约为IW以下。从放大用光纤输出的光从放大用光纤30被输入到波长转 换器71。但是，由于此时从放大用光纤30输出的光强度弱，所以在波长转换器71中不进行 波长转换。这样，对预备激励光的强度Rl进行控制，使得即使通过预备激励光在放大用光 纤30中产生的波长λ 1的自发发射光被放大并输出，在波长转换器71中也不对输入的光 进行波长转换。这样，在波长转换器71中未被进行波长转换的波长λ 1的光被输入到波长 选择滤波器73。但是，由于在波长选择滤波器73中，与从种子激光源10输出的种子激光相 同波段的光被抑制透过，所以从波长转换器71输出的波长λ 1的光被抑制透过波长选择滤 波器73。这样，抑制了在预备激励状态中，从输出部50输出光。接着，在从时刻tl经过了预先规定的一定时间Ta的时刻t2，控制部60使激励光 源20成为输出状态，使其输出预先规定的强度R2的激励光。并且，控制部60在时刻t2对 种子激光源10进行控制，使强度H、波长λ 1的脉冲状的种子激光从种子激光源10输出。 此时的激励光的强度R2例如为6W，种子激光的峰值的强度H例如为4W。在输出状态下，当从激励光源20输出了强度R2的激励光，从种子激光源10输出 了种子激光时，放大用光纤30的稀土类元素处于更高的激励状态，并且发生了基于种子激 光的受激发射，从而使种子激光的强度增强。因此，从放大用光纤30中输出了被放大后的 波长λ 1的脉冲状的激光。从放大用光纤30输出的波长λ 1的激光，被输入到波长转换器71。此时对波长转 换器71输入的激光的强度是在波长转换器71中进行波长转换的强度。因此，输入到波长 转换器71的波长λ 1的激光在波长转换器71中被转换为比波长λ 1的波长长的波长λ 2 的激光。如这样，在输出状态下，控制部60对从激励光源20输出的激励光的强度R2以及 从种子激光源10输出的种子激光的强度H进行控制，使得从放大用光纤30输出的激光在 波长转换器71中成为能够进行波长转换的强度。从波长转换器71输出的波长λ 2的激光被输入到波长选择滤波器73。在波长选择滤波器73中，由于使在波长转换器71中对与从种子激光源10输出的波长λ 1的种子激 光相同波段的光进行了波长转换后输出的波长λ 2的光透过，所以对波长选择滤波器73输 入的波长λ 2的激光透过波长选择滤波器73。这样，从输出部50输出透过波长选择滤波器73的激光。但是，在经过t2时刻不久的时刻，从输出部50输出的激光的强度未达到原本应该 输出的激光的强度Pl。而在从时刻t2经过了期间Tb的时刻t3，稀土类元素的激励状态成 为S2。这样，从输出部50输出原本应该输出的强度Pl的激光，而且激光的输出稳定。从该 时刻t2到时刻t3的期间(期间Tb)是从输出部50输出的激光的增强期间。例如，当打开 电源后输出最初的激光时，如上述那样，预备激励光的强度Rl为2W，一定时间Ta为100 μ 秒，激励光的强度R2为6W，种子激光的峰值的强度H为4W的情况下，期间Tb为50 μ秒以 下。接下来在时刻t4，当从输出命令部65未输入的输出命令时，控制部60使来自种子 激光源10的种子激光的输出、和来自激励光源20的激励光的输出停止。从而，停止了从输 出部50的激光输出。并且，控制部60再次等待来自输出命令部65的输出命令。根据本实施方式的光纤激光装置100，当从输出命令部65向控制部60输入输出命 令时，控制部60将激励光源20和种子激光源10控制为预备激励状态，不使种子激光从种 子激光源10输出，并且以一定时间Ta将预备激励光向放大用光纤30输入。因此，放大用 光纤30的稀土类元素的激励状态逐渐变高。另外，放大用光纤30被构成为通过基于激励 光成为激励状态的稀土类元素的受激发射，使从种子激光源10输出的种子激光被放大。但 是，在预备激励状态下，由于种子激光未输入到放大用光纤30，所以从放大用光纤30仅输 出基于被激发的稀土类元素的自发发射光。众所周知该自发发射光的光谱的宽度大、强度 的峰值小。并且，在预备激励状态下，对预备激励光的强度进行控制，使得即使从放大用光 纤30输出了自发发射光被放大后的波长λ 1的光，该波长λ 1的光在波长转换器71中也 不被波长转换为波长λ2的光。因此，即使从放大用光纤30输出了自发发射光被放大后的 光的情况下，从波长转换器71输出的且向波长选择滤波器73输入的波长λ 1的光，在波长 选择滤波器73中也被抑制透过。这样，在预备激励状态下，抑制从输出部50输出不必要的 光。并且，控制部60对激励光源20和种子激光源10进行控制使其成为预备激励状态 接下来的输出状态，并使得激励光和波长λ 1的种子激光输入到放大用光纤30。此时，在放 大用光纤30中，基于激励光而成为激励状态的稀土类元素利用种子激光产生了受激发射， 通过该受激发射种子激光被放大后作为波长λ 1的激光而输出。对种子激光源10和激励 光源20进行控制，使得此时从放大用光纤30输出的激光的强度成为在波长转换器71中被 波长转换成为比波长λ 1的波长长的波长λ 2的激光的强度。通过波长转换器71被波长 转换后输出的波长λ 2的激光输入到波长选择滤波器73，并透过波长选择滤波器73从输出 部50输出。并且，由于在预备激励状态中放大用光纤30的稀土类元素处于激励状态，从而 在输出状态下输出的激光的增强期间Tb变短。(第2实施方式)其次，参照图4对本发明的第2实施方式进行详细说明。其中，对于与第1实施方 式相同或者等同的构成要素，赋予同一参照符号并省略重复的说明。本实施方式是使用了在第1实施方式中说明的光纤激光装置100的光纤激光装置。图4是表示本发明的第2实施方式涉及的光纤激光装置100的动作的时序图。如图4所示那样，在时刻tl，若从输出命令部65向控制部60输入了输出命令，则 控制部60作为预备激励状态，使在预先规定的一定时间Ta从激励光源20输出输出强度 Rl的预备激励光，并且使预先规定的一定强度L的微弱的种子激光从种子激光源10输出。 该微弱的种子激光是连续光，波长与第1实施方式的种子激光相同。这样，本实施方式在预 备激励状态下，在从种子激光源10输出微弱的种子激光的这一点上，与第1实施方式不同。 其中，该微弱的种子激光的强度L例如为1W。接着，对预备激励光以及微弱的种子激光的强度进行说明。在本实施方式中，在预 备激励状态下，从激励光源20向放大用光纤30输入预备激励光，并且从种子激光源10向 放大用光纤30输入波长λ 1的微弱的种子激光。因此，在放大用光纤30中，通过预备激励 光稀土类元素的激励状态变高，并且通过微弱的种子激光稀土类元素产生受激发射。微弱 的种子激光通过该稀土元素的受激发射被放大后并作为波长λ 1的激光从放大用光纤30 输出，并输入到波长转换器71。此时输入到波长转换器71的激光成为在波长转换器71中 为未被进行波长转换的强度。即，在预备激励状态下，将预备激励光以及微弱的种子光的强 度控制为即使从放大用光纤输出激光，激光也不会在波长转换器71中被进行波长转换的 强度。从放大用光纤输出的波长λ 1的激光被输入到波长选择滤波器73。但是，在波长 选择滤波器73中，由于与从种子激光源10输出的种子光相同波段的光的透过被抑制，所以 抑制从波长转换器71输出的波长λ 1的光透过波长选择滤波器73。这样，可以抑制在预备 激励状态下，从输出部50输出光。并且，在从时刻tl经过了预先规定的一定时间Ta的时刻t2，控制部60使激励光 源20和种子激光源10成为输出状态。根据本实施方式的光纤激光装置100，在预备激励状态下，由于对放大用光纤30 输入种子激光，所以能够达到利用激励光的稀土类元素的激发与基于种子激光的稀土类元 素的缓和的平衡。从而，可以抑制稀土类元素被激发成不稳定的程度，并且可以抑制在预备 激励状态下，不必要的激光振荡。而且，在预备激励状态下，在放大用光纤30中，通过稀土类元素的受激发射，微弱 的激光被放大后作为波长λ 1的激光被输出。但是，从种子激光源10输出的微弱的激光以 及从激励光源20输出的预备激励光的强度成为从放大用光纤30输出的激光在波长转换器 71中未从波长λ 1被波长转换为波长λ 2的光的强度。因此，从波长转换器71向波长选择 滤波器73输入的激光在波长选择滤波器73中被抑制了透过。这样，可以抑制在预备激励 状态下，不必要的光的输出。(第3实施方式)接着，参照附图5对本发明的第3实施方式进行详细说明。其中，对于与第1、第2 实施方式相同或者同等的构成要素，赋予同一参照符号并省略重复的说明。本实施方式是 使用了在第1实施方式中说明的光纤激光装置100的光纤激光装置。图5是表示本发明的第3实施方式涉及的光纤激光装置100的动作的时序图。首先，在时刻t0，打开光纤激光装置100的未图示的电源，来对控制部60供给电力。若控制部60被供给了电力，则将激励光源20控制成为第1预备激励状态，使预先 规定的强度Rl的第1预备激励光从激励光源20输出。并且，控制部60将种子激光源10 控制为第1预备激励状态，使种子激光不被输出。另外，对此时的种子激光源10的控制中 也包括不对种子激光源10进行特别命令。这样，在放大用光纤30中，由于只输入预备激励 光，所以放大用光纤30的稀土类元素的激励状态逐渐变高。其中，此时的第1预备激励光 的强度Rl与第1实施方式中的预备激励光的强度Rl为相同强度。这样，在本实施方式中， 在从输出命令部65输入输出命令之前，输出第1预备激励光的这一点上，与第1、第2实施 方式不同。这样，在第1预备激励状态下，稀土类元素的激励状态的强度为一定的激励状态 Si。并且，控制部60保持该第1预备激励状态，并等待来自输出命令部65的输出命令。其中，在第1预备激励状态中，放大用光纤30产生与种子激光的波长λ 1相同波 段的自发发射光，该自发发射光在放大用光纤30中被放大并输出。在如上述那样，第1预 备激励光的强度Rl与第1实施方式中的预备激励光的强度Rl同样为2W的情况下，此时从 放大用光纤30输出的光的峰值为IW以下。从放大用光纤30输出的光从放大用光纤30被 输入到波长转换器71。但是，与第1实施方式的预备激励状态同样地对第1预备激励光的 强度进行控制，使得即使通过第1预备激励光在放大用光纤30中产生的波长λ 1的自发发 射光被放大并输出，输出的光也不会在波长转换器71中被进行波长转换。因此，从波长转 换器71输出的波长λ 1的光被抑制从波长选择滤波器73的透过。由此，抑制在第1预备 激励状态下，从输出部50的光的输出。其次，在时刻tl，当从输出命令部65向控制部60输入了输出命令时，控制部60作 为第2预备激励状态，使预先规定的一定时间Ta，强度为R2的第2预备激励光从激励光源 20输出，并且使预先规定的一定强度L的微弱的种子激光从种子激光源10输出。该第2预 备激励光的强度R2比第1预备激励光的强度强，其与第1实施方式的激励光的强度R2为 相同强度。并且，微弱的种子激光是连续光，其波长和强度与第2实施方式的种子光相同。这样当从激励光源20向放大用光纤30输入了第2预备激励光，并且从种子激光 源10向放大用光纤30输入了波长λ 1的微弱激光时，在放大用光纤30中，利用第2预备 激励光稀土类元素的激励状态被进一步提高，并且利用微弱的种子激光稀土类元素产生了 受激发射。微弱的种子激光通过该稀土类元素的受激发射被放大后作为波长λ 1的激光从 放大用光纤30输出，并被输入到波长转换器71。但是，此时输入到波长转换器71的激光的 强度为在波长转换器71中未进行波长转换的强度。即，在第2激励状态下，对第2预备激 励光的强度R2以及微弱的种子激光的强度L进行控制，以便即使从放大用光纤30输出激 光，该激光也不会在波长转换器71中被进行波长转换的强度。从而，抑制了在第2预备激 励状态中，从输出部50输出的光。并且，在从时刻tl经过了预先规定的一定时间Ta的时刻t2，控制部60使激励光 源20和种子激光源10成为输出状态，并且从激励光源20输出与第2预备激励光的强度相 同强度R2的激励光，从种子激光源10输出强度H的种子激光。这样，从时刻t2到时刻t3， 从输出部50输出的激光增强，在时刻3上输出了强度Pl的激光。接着，在时刻4，当从输出命令部65未输入输出命令时，控制部60将激励光源20和种子激光源10控制为第1预备激励状态。从而，放大用光纤30的稀土类元素的激励状 态逐渐降低，在规定时间后的时刻t5成为激励状态Sl。这样，控制部60再次等待来自输出 命令部65的输出命令。根据本实施方式涉及的光纤激光装置100，在输出状态时，由于稀土类元素的激励 状态成为更高的状态，从而可以进一步缩短激光增强时间。上面，以第1 第3实施方式为例对本发明进行了说明，但并不是对本发明进行的 限定。例如，在第1 第3实施方式中，使用了法布里珀罗型激光输出装置作为种子激光 源10，但还可以使用光纤环型的激光输出装置或激光器二极管。并且，在在第1 第3实施方式中，在输出状态下从种子激光源10输出的种子激 光为脉冲光，但也可以是连续光。而且，在第1、第2实施方式中，在预备激励状态下从激励光源20输出的预备激励 光的强度为比在输出状态下从激励光源20输出的激光弱的强度，但是本发明并不限于此。 例如，也可以是在预备激励状态下从激励光源20输出的预备激励光与在输出状态下从激 励光源20输出的激励光为同样强度的激励光。在该情况下，由于可以使激励光源20在输 出准备状态和输出状态下为相同状态，从而可以减轻控制部的负荷。并且，在第3实施方式中，在第1预备激励状态下从激励光源20输出的第1预备 激励光的强度为比在输出状态下从激励光源20输出的激励光弱的强度，但是本发明并不 限于此。例如在第1预备激励状态下从激励光源20输出的第1预备激励光与在输出状态 下从激励光源20输出的激励光可以为相同强度的激励光。而且，在实施方式3中，在第2预备激励状态下从激励光源20输出的第2预备激 励光的强度是与在输出状态下从激励光源20输出的第2预备激励光同样的强度，但是本发 明并不限于此，例如在第2预备激励状态下从激励光源20输出的第2预备激励光可以比在 输出状态下从激励光源20输出的激励光的强度弱。另外，在第1、第2实施方式中，预备激励状态是输出状态前的一定期间，但本发明 并不限于此。预备激励状态还可以不是输出状态前的一定期间，例如可以使输出状态以外 的全部期间作为预备激励状态，使预备激励光从激励光源20输出。同样地在第3实施方式中，第2预备激励状态为输出状态前的一定期间，但本发明 并不限于此，第2预备状态还可不是输出状态前的一定期间。并且，放大用光纤30将种子激光作为单模光传播，但还可以是能够传播多模光的 构造。另外，输出命令部65只要是将输出命令输入到控制部60的结构，也可以是在光纤 激光装置的外部生成输出命令，并通过输出命令部65输入到控制部60的结构。产业上的利用可能性根据本发明，提供了一种可以将输出的激光的增强期间缩短，并且可以抑制在输 出时以外的期间的光的输出的光纤激光装置。
权利要求
1.一种光纤激光装置，其特征在于，具备 种子激光源，其输出种子激光；激励光源，其输出激励光；放大用光纤，其被输入所述种子激光和所述激励光，并添加有利用所述激励光而成为 激励状态的稀土类元素，对所述种子激光进行放大而将其作为激光输出；波长转换器，其被输入从所述放大用光纤输出的所述激光，对规定强度以上的光进行 波长转换；波长选择滤波器，其被输入从所述波长转换器输出的所述激光，当所述波长转换器被 输入与所述种子激光相同波段的光时，使在所述波长转换器中进行了波长转换的光透过， 并抑制在所述波长转换器中未进行波长转换的光的透过； 输出部，其输出从所述波长选择滤波器输出的激光；以及 控制部，其至少对所述种子激光源和所述激励光源进行控制； 所述控制部对所述种子激光源和所述激励光源进行控制，使得所述种子激光源和所述 激励光源从预备激励状态成为输出状态，在所述预备激励状态下，不从所述种子激光源输出所述种子激光，并且从所述激励光 源输出所述激励光，所述激励光的强度为利用所述激励光在所述放大用光纤中产生并被输 出的光在所述波长转换器中不被波长转换的强度，在所述输出状态下，从所述种子激光源输出所述种子激光，并且从所述激励光源输出 所述激励光，所述种子激光和所述激励光的强度为从所述放大用光纤输出的所述激光在所 述波长转换器中被波长转换的强度。
2.一种光纤激光装置，其特征在于，具备 种子激光源，其输出种子激光；激励光源，其输出激励光；放大用光纤，其被输入所述种子激光和所述激励光，并添加有利用所述激励光而成为 激励状态的稀土类元素，对所述种子激光进行放大而将其作为激光输出；波长转换器，其被输入从所述放大用光纤输出的所述激光，对规定强度以上的光进行 波长转换；波长选择滤波器，其被输入从所述波长转换器输出的所述激光，当所述波长转换器被 输入与所述种子激光相同波段的光时，使在所述波长转换器中进行了波长转换的光透过， 并抑制在所述波长转换器中未进行波长转换的光的透过； 输出部，其输出从所述波长选择滤波器输出的激光；以及 控制部，其至少对所述种子激光源和所述激励光源进行控制； 所述控制部对所述种子激光源和所述激励光源进行控制，使得所述种子激光源和所述 激励光源从预备激励状态成为输出状态，在所述预备激励状态下，从所述种子激光源输出所述种子激光，并且从所述激励光源 输出所述激励光，所述种子激光和所述激励光的强度为从所述放大用光纤输出的所述激光 在所述波长转换器中不被波长转换的强度，在所述输出状态下，从所述种子激光源输出所述种子激光，并且从所述激励光源输出 所述激励光，所述种子激光和所述激励光的强度为从所述放大用光纤输出的激光在所述波长转换器中被波长转换的强度。
3.根据权利要求1或2所述的光纤激光装置，其特征在于，所述控制部对所述种子激光源以及所述激励光源进行控制，使得所述种子激光源以及 所述激励光源从所述输出状态成为所述预备激励状态。
4.根据权利要求2或3所述的光纤激光装置，其特征在于，所述输出状态下的所述种子激光是脉冲光，所述预备激励状态下的所述种子激光是连续光。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的光纤激光装置，其特征在于，所述预备激励状态下的所述激励光的强度为所述输出状态下的所述激励光的强度以下。
6.一种光纤激光装置，其特征在于，具备 种子激光源，其输出种子激光；激励光源，其输出激励光；放大用光纤，其被输入所述种子激光和所述激励光，并添加有利用所述激励光而成为 激励状态的稀土类元素，对所述种子激光进行放大而将其作为激光输出；波长转换器，其被输入从所述放大用光纤输出的所述激光，对规定强度以上的光进行 波长转换；波长选择滤波器，其被输入从所述波长转换器输出的所述激光，当所述波长转换器被 输入与所述种子激光相同波段的光时，使在所述波长转换器中进行了波长转换的光透过， 并抑制在所述波长转换器中未进行波长转换的光的透过； 输出部，其输出从所述波长选择滤波器输出的激光；以及 控制部，其至少对所述种子激光源和所述激励光源进行控制； 所述控制部对所述种子激光源和所述激励光源进行控制，使得所述种子激光源和所述 激励光源从第1预备激励状态成为第2预备激励状态、从第2预备状态成为输出状态，在所述第1预备激励状态下，不从所述种子激光源输出所述种子激光，并且从所述激 励光源输出所述激励光，所述激励光的强度为利用所述激励光在所述放大用光纤中产生并 被输出的光在所述波长转换器中不被波长转换的强度，在所述第2预备激励状态下，从所述种子激光源输出所述种子激光，并且从所述激励 光源输出所述激励光，所述种子激光和所述激励光的强度为从所述放大用光纤输出的所述 激光在所述波长转换器中不被波长转换的强度，在所述输出状态下，从所述种子激光源输出所述种子激光，并且从所述激励光源输出 所述激励光，所述种子激光和所述激励光的强度为从所述放大用光纤输出的激光在所述波 长转换器中被波长转换的强度。
7.根据权利要求6所述的光纤激光装置，其特征在于，所述控制部对所述种子激光源以及所述激励光源进行控制，使得所述种子激光源以及 所述激励光源从所述输出状态成为第1预备激励状态。
8.根据权利要求6或7所述的光纤激光装置，其特征在于，所述输出状态下的所述种子激光是脉冲光，所述第2预备激励状态下的所述种子激光 是连续光。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的光纤激光装置，其特征在于，所述第1预备激励状态下的所述激励光的强度为所述输出状态下的所述激励光的强 度以下。
10.根据权利要求6至9中任意一项所述的光纤激光装置，其特征在于，所述第2预备激励状态下的所述激励光的强度与所述输出状态下的所述激励光的强 度相同。
全文摘要
本发明提供一种可以缩短输出激光的增强时间，并且可以抑制输出时以外的激光的输出的光纤激光装置。光纤激光装置(100)具备种子激光源(10)、激励光源(20)、放大用光纤(30)、波长转换器(71)、波长选择滤波器(73)、输出部(50)以及控制部(60)。控制部(60)对种子激光源(10)和激励光源(20)进行控制，使其从预备激励状态变为输出状态，在预备激励状态下，不从种子激光源(10)输出激光，而从激励光源(20)输出激励光，激励光的强度为在放大用光纤(30)中产生并输出的激光在波长转换器(71)中未进行波长转换的强度，在输出状态下，从种子激光源(10)输出激光，并且从激励光源(20)输出激励光，激光及激励光的强度为在放大用光纤(30)中被放大并输出的激光在波长转换器(71)中进行波长转换的强度。
文档编号G02F1/35GK102099975SQ201080002125
公开日2011年6月15日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月7日
发明者中居道弘, 大庭康弘 申请人:株式会社藤仓