光纤以及使用该光纤的光纤激光装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及即便在芯的直径较大的情况下也能够射出光束品质良好的光的光纤、 以及使用该光纤的光纤激光装置。
【背景技术】
[0002] 作为在加工机等中使用的光纤激光装置之一，公知有通过具有增幅用光纤的增幅 器（PA :Power Amplifier)来对由激光振荡器（MO :Master Oscillator)等的种子光源产 生的光进行增幅并射出的MO-PA(Master Oscillator-Power Amplifier)式光纤激光装置。 这样的光纤激光装置通过波长转换元件将具有近红外光的波段的光转换为短波长侧，从而 射出具有可见光的波段的光。
[0003] 当进行这样的波长转换时，若进行波长转换前的光存在多种模式，则存在无法高 效地进行波长转换的趋势。因此，优选射入波长转换元件的光尽量只含有基本模式的光而 不含有高阶模式的光。另一方面，伴随着光纤激光装置的高输出化，为了传播能量更大的 光，迫切期望增幅用光纤等光纤使用芯的直径比单模光纤大的多模光纤。而且，迫切期望即 便在这样的情况下也能够射出包含基本模式的光且高阶模式的光减少的光束品质良好的 光。
[0004] 下述专利文献1记载了一种具有能够传播多模光的增幅用双包覆层光纤的光纤 激光装置。在该光纤激光装置中，为了使射入芯的光仅包含LPOl模式（基本模式）的光， 配置仅激振出LPOl模式的光的模式转换器，能够在传播多模光的增幅用双包覆层光纤中 以LPOl模式的光为中心进行增幅。
[0005] 专利文献1 :美国专利第5, 818, 630号说明书
[0006] 然而，即便向能够以多模的方式传播光的光纤仅射入LPOl模式的光的情况下，除 激振出LPOl模式的光以外，还会激振出LP02模式的光等高阶模式的光。若在专利文献1 所记载的增幅用光纤中激振出LP02模式等高阶模式的光，则除LPOl模式的光被增幅之外， 上述高阶模式的光也被增幅，从而射出光束品质不良的光。这样一来，若射出包含高阶模式 的光在内的光，则存在射出的光难以聚光的问题、如上述那样无法在波长转换元件中高效 地进行波长转换的问题。与其他高阶模式的光相比，LP02模式的光具有能量较大的趋势， 所以即便在高阶模式的光中，也是抑制LP02模式的光比较重要。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的目的在于提供即便在芯的直径较大的情况下也能够射出光束品质 良好的光的光纤以及使用该光纤的光纤激光装置。
[0008] 为了解决上述课题，本发明的光纤具有芯和包围上述芯的包覆层，并至少以LPOl 模式以及LP02模式传播规定波长的光，上述光纤的特征在于，在上述LP02模式的光的强度 大于上述LPOl模式的光的强度的区域中的、相比上述LPOl模式的光的强度大于上述LP02 模式的光的强度的区域靠外周侧的上述芯的区域的至少一部分的杨氏模量，比上述LPOl 模式的光的强度大于上述LP02模式的光的强度的区域的杨氏模量小。
[0009] 受激布里渊散射是因在光纤中传播的光与声波的相互作用而产生的。该声波具有 集中在杨氏模量较小的部位的趋势。因此，根据这样的光纤，声波集中在芯之内、比LPOl模 式的光的强度大于LP02模式的光的强度的区域更靠外周侧的区域。该区域还是LP02模式 的光的强度比上述LPOl模式的光的强度大且LP02模式的第二峰部所存在的区域，因此在 该区域中，与LPOl模式的光相比，LP02模式的光受到受激布里渊散射的影响较大。因此， 与LPOl模式的光相比，能够衰减LP02模式的光并对其进行传播。另外，在该区域中，LPOl 模式的光的强度较小，因此LPOl模式的因受激布里渊散射导致的损失不比LP02模式的光 大。因此，根据上述光纤，即便在芯直径较大的情况下，也能够抑制LPOl模式的光的损失并 能够使LP02模式的光损失，从而能够射出光束品质良好的光。
[0010] 另外，优选在上述LP02模式的光的强度大于上述LPOl模式的光的强度的区域中 的、相比上述LPOl模式的光的强度大于上述LP02模式的光的强度的区域靠外周侧的上述 芯的全部区域的杨氏模量，比上述LPOl模式的光的强度大于上述LP02模式的光的强度的 区域的杨氏模量小。
[0011] 根据这样的光纤，能够进一步使LP02模式的光损失并进行传播。
[0012] 另外，上述芯的折射率在径向上可以是恒定的。
[0013] 另外，优选上述包覆层中的传播上述规定波长的光的波导区域的至少一部分的杨 氏模量，比上述LPOl模式的光的强度大于上述LP02模式的光的强度的区域的杨氏模量小。
[0014] 通常，在芯中传播的光的模场直径比芯的直径大。即，在光纤中传播的光从芯露出 而传播至包覆层的与芯邻接的区域。在该包覆层的光的波导区域中，LP02模式的光的强度 比LPOl模式的光的强度大。因此，使该包覆层的波导区域的杨氏模量减小，从而声波也集 中在该区域，由此能够使LP02模式的光比LPOl模式的光更加损失。
[0015] 另外，优选上述包覆层中的全部上述波导区域的杨氏模量，比上述LPOl模式的光 的强度大于上述LP02模式的光的强度的区域的杨氏模量小。
[0016] 根据这样的光纤，能够在包覆层的波导区域进一步使LP02模式的光损失并进行 传播。
[0017] 在该情况下，优选在上述LP02模式的光的强度大于上述LPOl模式的光的强度的 区域中的、相比上述LPOl模式的光的强度大于上述LP02模式的光的强度的区域靠外周侧 的上述芯的区域的至少一部分的杨氏模量，比上述包覆层中的上述波导区域的杨氏模量 小。
[0018] 这样一来，芯的一部分与包覆层的一部分的杨氏模量被确定，由此与包覆层的波 导区域相比，能够进一步使声波集中在LP02模式的光的强度大于LPOl模式的光的强度的 区域中的、比LPOl模式的光的强度大于LP02模式的光的强度的区域更靠外周侧的芯的区 域。对LP02模式的光的强度与LPOl模式的光的强度之差而言，上述芯的区域比包覆层的 波导区域大。因此，与包覆层的波导区域相比，能够进一步使声波集中在上述芯的区域，从 而与包覆层的波导区域相比，在上述芯的区域能够能增大受激布里渊散射的影响。因此，与 LPOl模式的光的损失相比，能够进一步增大LP02模式的光的损失。这样一来，能够进一步 提尚光束品质。
[0019] 另外，上述包覆层的折射率在径向上也可以是恒定的。
[0020] 另外，优选在杨氏模量形成为比上述LPOl模式的光的强度大于上述LP02模式的 光的强度的区域的杨氏模量小的区域，一同添加提高折射率并减小杨氏模量的掺杂剂、和 降低折射率并减小杨氏模量的掺杂剂。
[0021] 通过一同添加提高折射率并减小杨氏模量的掺杂剂、和降低折射率并减小杨氏模 量的掺杂剂，从而能够减小杨氏模量并能够使折射率为所希望的状态。例如，在杨氏模量形 成为比LPOl模式的光的强度大于LP02模式的光的强度的区域的杨氏模量小的区域为芯的 区域的情况下，能够减小该区域的杨氏模量，并能够使该区域与芯的其他区域的折射率相 同。同样，在杨氏模量形成为比LPOl模式的光的强度大于LP02模式的光的强度的区域的 杨氏模量小的区域为包覆层的波导区域的情况下，能够减小该波导区域的杨氏模量，并能 够使该波导区域与包覆层的其他区域的折射率相同。
[0022] 另外，可以在上述芯的至少一部分，添加受激发射上述规定波长的光的活性元素， 在该情况下，能够实现可使LP02模式的光损失的增幅用光纤。
[0023] 并且，优选在上述LPOl模式的光的强度大于上述LP02模式的光的强度的区域的 至少一部分，添加浓度高于杨氏模量形成为比上述LPOl模式的光的强度大于上述LP02模 式的光的强度的区域的杨氏模量小的上述芯的区域的上述活性元素。
[0024] 杨氏模量形成为比LPOl模式的光的强度大于LP02模式的光的强度的区域的杨氏 模量小的芯的区域，是欲因受激布里渊散射使光损失的区域。因此，与该区域相比，在LPOl 模式的光的强度比LP02模式的光的强度大的区域，使光增幅，由此能够高效地使LPOl模式 的光增幅。
[0025] 另外，优选在杨氏模量形成为比上述LPOl模式的光的强度大于上述LP02模式的 光的强度的区域的杨氏模量小的上述芯的区域，不添加上述活性元素。
[0026] 在欲通过受激布里渊散射使LP02模式的光损失的区域不添加活性元素，从而能 够进一步使LP02模式的光损失。
[0027] 另外，优选在上述包覆层内，设置有一对夹着上述芯的应力施加部。通过设置这样 的应力施加部能够使在芯传播的光为单一偏振光。从光纤射出这样的单一偏振光，由此在 将从光纤射出的光射入波长转换元件而进行波长转换时，能够高效地对光进行波长转换。
[0028] 另外，本发明的光纤激光装置的特征在于，具备：在芯的至少一部分添加有活性元 素的上述所记载的任一光纤；种子光源，其射出射入上述芯的上述规定波长的种子光；以 及激发光源，其射出激发上述活性元素的激发光。
[0029] 根据这样的光纤激光装置，在光纤中，既能够使LP02模式的光损失，并能够使 LPOl模式的光增幅，因此能够射出光束品质良好的光。
[0030] 另外，在这样的光纤激光装置中，优选上述种子光仅激振上述光纤的