光功率监控装置、光纤激光器以及光功率监控方法
【专利摘要】本发明提供光功率监控装置、光纤激光器以及光功率监控方法。光功率监控装置(1)具备：低折射率树脂层(20)，覆盖光纤(F1、F2)的连接部、以及从连接部起的光纤(F1)的规定区域；高折射率树脂层(21)，覆盖光纤(F2)的未由低折射率树脂层(20)覆盖的区域；以及输出光检测器(16)，配置于低折射率树脂层(20)的前向光的输出侧的端部、或者从端部朝前向光的输出侧分离的位置。
【专利说明】
光功率监控装置、光纤激光器以及光功率监控方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及测定从光纤漏出的光的功率的光功率监控装置以及光功率监控方法。此外，涉及具备这样的光功率监控装置的光纤激光器。
【背景技术】
[0002]光纤激光器伴随着近年来的高输出化而在激光加工领域中使用。
[0003]此处，存在光纤激光器的输出光功率因激励光功率的降低、光纤的损失增加等而降低的情况。此外，在光纤激光器所进行的加工中，存在从加工对象物(激光的被照射体)反射的反射光返回到光纤激光器的情况。在该情况下，存在输出光的振荡状态变得不稳定，输出光功率变动的情况。即，如图9所示，存在光纤激光器的输出光功率受到从被照射体反射的反射光的影响而变动的情况。因而，在上述的任一情况下输出光功率都从原来的功率变化，因此加工特性劣化。
[0004]因此，在光纤激光器中，需要利用光功率监控装置对输出光功率进行监控。例如，在产生了输出光功率的变动的情况下，通过根据所监控的输出光功率调整朝光纤入射的光的强度等来应对输出光功率的变动。
[0005]作为上述光功率监控装置，例如已知有专利文献I所记载的光功率监控装置。图10是示出专利文献I所记载的光功率监控装置的主要部分的示意图。
[0006]如图1O所示，在以往的光功率监控装置101中，光纤Fl、F2由连接部113连接。这些光纤F1、F2在由高折射率树脂层114覆盖的状态下设置于加强部件115。
[0007]在覆盖光纤F1、F2的高折射率树脂层114的周围配置有反射光检测器116以及输出光检测器117。反射光检测器116用于检测在光纤F2内朝输入方向(远离被照射体的方向)传播的后向光中的、从连接部113漏出的泄漏光的功率，相对于连接部113配置于后向光的传播方向的下游侧。另一方面，输出光检测器117用于检测在光纤Fl内朝输出方向(远离光源的方向)传播的前向光中的、从连接部114漏出的泄漏光的功率，相对于连接部113配置于前向光的传播方向的下游侧。由反射光检测器116检测的泄漏光的功率原本与朝光纤激光器再入射的从被照射体反射的反射光的功率成比例，由输出光检测器117检测的泄漏光的功率原本与从光纤激光器输出的输出光的功率成比例。
[0008]专利文献1:日本国公开专利公报“特开2013 — 174583号公报(2013年9月5日公开)，，
[0009]在上述以往的结构中，由于在光纤F1、F2的连接部113附近配置反射光以及输出光检测器116、117，所以会产生如下的问题。
[0010]存在从连接部113漏出的前向光直接或者例如在加强部件115散射后由反射光检测器116以及输出光检测器117双方受光的情况。同样地，存在从连接部113漏出的后向光直接或者例如在加强部件115散射后由反射光检测器116以及输出光检测器117双方受光的情况。在该情况下，光功率监控装置101的反射光的测定结果因前向光的一部分朝反射光检测器116入射从而即便在不存在反射光的情况下也体现出存在反射光。此外，光功率监控装置101的输出光的测定结果因后向光的一部分朝输出光检测器117入射而体现出比实际的输出光的功率大的值。因此，无法准确地测定朝光纤激光器反射的反射光的反射光功率以及从光纤激光器输出的输出光的输出光功率。
[0011 ]在该情况下，如果光纤激光器具备当存在从激光的被照射体反射的反射光时使动作停止的功能或者当输出光功率为规定以上时使动作停止的功能，则光纤激光器会误动作。
[0012]另一方面，为了防止产生上述那样的误检测的光朝反射光检测器以及输出光检测器116、117入射，考虑将反射光检测器以及输出光检测器116、117从连接部113分离地配置。但是，在这样的结构中，虽然能够降低直接光所造成的影响，但是难以降低散射光所造成的影响。此外，在这样的结构中，如图11所示，反射光检测器以及输出光检测器116、117的受光功率本身减少，因此，容易受到噪音所造成的恶劣影响，光功率监控装置的检测精度降低。
【发明内容】
[0013]本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供一种能够准确地测定在光纤传播的光的功率的光功率监控装置、光纤激光器以及光功率监控方法。
[0014]为了解决上述的课题，本发明的光功率监控装置利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率，其特征在于，具备:第I光纤;第2光纤，其通过连接部与上述第I光纤连接，并位于在上述第I光纤传播的前向光的输出侧;低折射率树脂层，其覆盖上述连接部以及上述第2光纤的相距上述连接部的规定范围的区域，并且折射率小于上述第2光纤的包层的折射率;高折射率树脂层，其覆盖上述第2光纤的至少未由上述低折射率树脂层覆盖的区域，并且折射率为上述第2光纤的包层的折射率以上；以及上述光检测部，其在上述第I光纤以及上述第2光纤的轴向上的、上述低折射率树脂层的端部且为前向光的输出侧的端部的位置、或者朝前向光的输出侧远离上述端部的位置配置光入射部，并对从上述第2光纤的包层漏出且通过上述高折射率树脂层而从上述光入射部入射的光进行检测。
[0015]根据本发明的结构，能够准确地测定在光纤传播的光的功率。
【附图说明】
[0016]图1是示出本发明的实施方式所涉及的光功率监控装置的结构的三视图。
[0017]图2是图1的A—A’线向视截面图。
[0018]图3是图1所示的输出光检测器的受光面的在光纤的连接部侧的端部存在于在光纤的轴向上与低折射率树脂层的端部且是前向光的输出侧(前向光的行进方向侧)的端部一致的位置的情况下的图1的B—B ’线向视截面图。
[0019]图4是图1所示的输出光检测器的受光面的至少一部分存在于在光纤的轴向上与低折射率树脂层的在前向光的输出侧的端部一致的位置的情况下的图1的B — B’线向视截面图。
[0020]图5是示出图1所示的光功率监控装置的主要部分的示意图。
[0021]图6是示出在图5所示的光功率监控装置中，未设置低折射率树脂层的情况下的、相距光纤的连接部的输出光检测器以及反射光检测器的距离与基于输出光检测器以及反射光检测器的光功率监控值之间的关系的图表。
[0022]图7是示出在图5所示的光功率监控装置中，相距低折射率树脂层的端部的输出光检测器的距离与基于输出光检测器的光功率监控值之间的关系的图表。
[0023]图8是示出包括图1所示的光功率监控装置的光纤激光器的结构的框图。
[0024]图9是示出以往的光纤激光器的激光从被照射体反射的反射光的反射光功率与输出光功率之间的关系的图表。
[0025]图10是示出以往的光功率监控装置的主要部分的示意图。
[0026]图11是示出图10所示的光功率监控装置中的相距连接部的距离与光检测器的受光功率之间的关系的图表。
【具体实施方式】
[0027]以下基于附图对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，对光功率监控装置应用于构成光纤激光器的光纤的例子进行说明。
[0028][光功率监控装置]
[0029]图1是示出本实施方式的光功率监控装置I的结构的三视图(左上:俯视图，右上:前侧视图(右视图)，左下:主视图)。图2是光功率监控装置I的A—A’线向视截面图。
[0030]光功率监控装置I测定从光纤(第I光纤以及第2光纤)Fl?F2的侧面(外周面)漏出的光的功率。如图1以及图2所示，光功率监控装置I具备底座11、带槽板12、加强部件13、盖板14、固定块15、输出光检测器(光检测部，第I光检测部)16、固定块17以及反射光检测器(光检测部，第2光检测部)18。另外，图1的俯视图为了示出光功率监控装置I的内部构造而省略不出盖板14。
[0031](底座11)
[0032]底座11是长方形的板状部件，例如由表面经黑色氧化铝膜处理的铝等的金属形成。在底座11上设置带槽板12。在底座11，在从带槽板12沿宽度方向(与底座11的表面平行且与光纤Fl?F2的轴向正交的方向)突出的外缘部形成有螺纹孔11a。能够利用设置于该螺纹孔Ila的螺钉将光功率监控装置I固定于光纤激光器装置。
[0033](带槽板12)
[0034]带槽板12是长方形的板状部件，例如由表面经黑色氧化铝膜处理的铝等的金属形成。带槽板12以上表面与底座11的上表面平行的方式配置在底座11上，下表面固定(例如粘接)于底座11的上表面。另外，带槽板12的长度方向(光纤Fl?F2的轴向)的长度与底座11的长度方向(光纤Fl?F2的轴向)的长度相同。在带槽板12的上表面形成有从带槽板12的长度方向的一端部达到另一端部的槽部12a。
[0035](加强部件13)
[0036]加强部件13为外形细长的长方体状，例如由铝等的金属或者耐热玻璃(NeoCeram，注册商标)等的结晶化玻璃形成。铝等的金属具有良好的光反射功能，耐热玻璃具有作为光散射体良好的光散射功能。
[0037]加强部件13以与带槽板12的槽部12a平行的方式配置在槽部12a内。加强部件13的下表面固定(例如粘接)于槽部12a的底面。加强部件13的长度比带槽板12的长度短，宽度比槽部12a的宽度窄。在加强部件13的上表面形成有从加强部件13的长度方向的一端部达到另一端部的槽部13a。
[0038](光纤Fl、F2、低折射率树脂层20、高折射率树脂层21)
[0039]在加强部件13的槽部13a内配置有端面彼此热粘接的光纤Fl、F2。另外，在光纤Fl、F2中，设定激光从光纤Fl朝向光纤F2传播。这些光纤Fl、F2的连接部19以及连接部19的两侧的连接部19的附近区域(相对于连接部19的光纤F1、F2的轴向的两侧的区域)由低折射率树脂层20覆盖。低折射率树脂层20的折射率小于光纤F1、F2的包层(clad)的折射率。
[0040]另外，在加强部件13由铝形成的情况下，加强部件13的与低折射率树脂层20对置的面优选为经黑色氧化铝膜处理的面(光吸收面)。另外，除此以外的面为光反射面。在该情况下，低折射率树脂层20的周围的无用的光(例如从光纤F1、F2的连接部19泄漏的泄漏光)可以由加强部件13吸收。此外，使从不存在低折射率树脂层20的区域的光纤F1、F2泄漏的泄漏光反射，能够使大量的泄漏光朝输出光检测器16以及反射光检测器18入射。由此，能够提高光功率监控装置I的检测灵敏度。
[0041 ]配置在加强部件13的槽部13a内的光纤Fl、F2以及低折射率树脂层20由填充于槽部13a的高折射率树脂层21覆盖。高折射率树脂层21的折射率为光纤F1、F2的包层的折射率以上。
[0042]另外，在光功率监控装置I的制造工序中，在光纤Fl、F2涂抹成为低折射率树脂层20的树脂并使之固化后，将光纤F1、F2配置在加强部件13的槽部13a内。接着，将成为高折射率树脂层21的树脂填充于槽部13a并使之固化，形成由高折射率树脂层21覆盖光纤F1、F2以及低折射率树脂层20的状态。
[0043]另外，高折射率树脂层21也可以形成为覆盖光纤Fl、F2中的至少未由低折射率树脂层20覆盖的区域的结构。
[0044]此外，高折射率树脂层21也能够由折射率为光纤Fl、F2的包层的折射率以上的透明材料替代。例如，折射率比光纤Fl?F2的包层(最外周包层)的折射率高的玻璃为这样的替代物的一例。另外，高折射率树脂层21能够在流入槽部12a之后固化，与将预先成形的部件嵌入槽部12a的结构相比，具有难以在与槽部12a的界面产生间隙(空气层)的优点。
[0045]在加强部件13的槽部13a中的光纤F1、F2的轴向的两端部分别设置有端部树脂层22，利用这些端部树脂层22将光纤F1、F2固定于加强部件13。此外，在带槽板12的槽部12a中的光纤Fl、F2的轴向的两端部分别设置有端部树脂层23，利用这些端部树脂层23将光纤Fl、F2固定于带槽板12。
[0046](盖板14)
[0047]盖板14是长方形的板状部件，例如由表面经黑色氧化铝膜处理的铝等的金属形成。盖板14配置在带槽板12上以便覆盖槽部12a。盖板14的下表面固定(例如粘接)于带槽板12的上表面(槽部12a以外的部分)。由此，朝槽部12a入射的外光被遮挡，槽部12a内成为暗室状态。
[0048](输出光检测器16、反射光检测器18以及它们的配置位置)
[0049]输出光检测器16为了测定从光纤F2的输出侧的端面射出的输出光的功率而检测在光纤Fl朝输出方向(远离光源的方向)传播的前向光的泄漏光。此外，反射光检测器18为了测定从射出端面朝光纤F2再入射的反射光(由被照射体反射的输出光)的功率而检测在光纤F2朝输入方向(远离被照射体的方向)传播的后向光的泄漏光。因此，输出光检测器16配置于低折射率树脂层20的在前向光的输出侧的端部以后的区域的能够检测从光纤F2的侧面泄漏的泄漏光的位置。此外，反射光检测器18配置于低折射率树脂层20的在前向光的输入侧(后向光的输出侧)的端部以前的区域的能够检测从光纤Fl的侧面泄漏的泄漏光的位置。
[0050]具体而言，输出光检测器16在光纤Fl、F2的轴向上配置于低折射率树脂层20的在前向光的输出侧的端部的位置或者朝前向光的输出侧远离前向光的输出侧的端部的位置。如图3所示，输出光检测器16的在低折射率树脂层20的靠前向光的输出侧的端部的位置包括输出光检测器16的受光面(光入射部)16a的在光纤Fl、F2的连接部19侧的端部在光纤Fl、F2的轴向上与低折射率树脂层20的在前向光的输出侧的端部一致的位置。此外，如图6所不，包括输出光检测器16的受光面16a的至少一部分在光纤Fl、F2的轴向上与低折射率树脂层20的在前向光的输出侧的端部一致的位置。另外，图3以及图4是图1的B — B’线向视截面图。
[0051]此外，反射光检测器18在光纤F1、F2的轴向上配置于低折射率树脂层20的在前向光的输入侧的端部的位置或者朝前向光的输入侧远离前向光的输入侧的端部的位置。反射光检测器18的在低折射率树脂层20的靠前向光的输入侧的端部的位置与输出光检测器16的情况相同，包括反射光检测器18的受光面(光入射部)的在靠光纤F1、F2的连接部19侧的端部在光纤F1、F2的轴向上与低折射率树脂层20的端部一致的位置。此外，与输出光检测器16的情况相同，包括反射光检测器18的受光面(光入射部)的至少一部分在光纤F1、F2的轴向上与低折射率树脂层20的在前向光的输入侧的端部一致的位置。
[0052]输出光检测器16以及反射光检测器18也可以是红外线用光电二极管。
[0053]在本实施方式中，如图1所示，输出光检测器16经由固定块15固定于底座11，反射光检测器18经由固定块17固定于底座11。固定块15、17例如也可以由铝等的金属形成。
[0054]在底座11以及带槽板12分别形成有开口部Ilb以及开口部12b，以便输出光检测器16能够接受从光纤F2泄漏的泄漏光。此外，在加强部件13为无法透射光的部件的情况下，同样形成开口部。这样的结构在与反射光检测器18对应的位置处也是同样的。
[0055]另外，在本实施方式中，特别在输出光检测器16以及反射光检测器18的前方配置透镜24(参照图2)，能够有效地检测从光纤F1、F2的侧面漏出的光。
[0056]此处，在光功率监控装置I中，示出低折射率树脂层20的尺寸、输出光检测器16以及反射光检测器18的配置的一例。低折射率树脂层20也可以以连接部19为中心朝光纤F1、F2的两侧(输出侧以及输入侧)分别形成在1mm的位置。此外，输出光检测器16以及反射光检测器18例如也可以形成在相距连接部19各为20_的位置。
[0057](光功率监控装置I的动作)
[0058]在上述的结构中，以下对光功率监控装置I的动作进行说明。图5是示出图1所示的光功率监控装置I的主要部分的示意图。另外，在图5中，示出将输出光检测器16以及反射光检测器18配置在与图1所示的位置(光纤F1、F2的下方位置)相反侧的位置(光纤F1、F2的上方位置)的状态。
[0059]在图5中，在光纤Fl的芯部内传播的前向光的一部分在连接部19朝光纤F2的包层入射。此外，在光纤F2的芯部内传播的后向光的一部分在连接部19朝光纤Fl的包层入射。
[0060]此处，光纤Fl、F2的连接部19以及连接部19的两侧的连接部19的附近区域由折射率比光纤F1、F2的包层的折射率低的低折射率树脂层20覆盖。进而，光纤F1、F2包括由低折射率树脂层20覆盖的区域在内，由折射率为光纤Fl、F2的包层的折射率以上的高折射率树脂层21覆盖。
[0061 ]根据该结构，在连接部19中入射至光纤F2的包层的前向光的大部分(朝低折射率树脂层20入射的入射角大于临界角的成分)在连接部19的附近不会朝低折射率树脂层20漏出而在光纤F2的包层内传播。
[0062]S卩，在连接部19中漏出的前向光的大部分在由低折射率树脂层20覆盖的光纤F2的区域不会产生泄漏光地传播，前向光的泄漏光在前向光的传播方向上，从光纤F2的、低折射率树脂层20中断的部分以后的区域产生。所产生的泄漏光朝高折射率树脂层21入射，经由高折射率树脂层21直接或者在加强部件13反射后朝输出光检测器16入射。
[0063]另外，在连接部19入射至光纤F2的包层的前向光的一部分(朝低折射率树脂层20入射的入射角小于临界角的成分)在连接部19的附近朝低折射率树脂层20漏出，不过如此漏出的前向光几乎不会朝远离连接部19的反射光检测器18入射。
[0064]同样地，在连接部19入射至光纤Fl的包层的后向光的大部分(朝低折射率树脂层20入射的入射角大于临界角的成分)在连接部19的附近不会朝低折射率树脂层20漏出而在光纤Fl的包层内传播。
[0065]S卩，在连接部19漏出的后向光的大部分在由低折射率树脂层20覆盖的光纤Fl的区域不产生泄漏光地传播，后向光的泄漏光在后向光的传播方向上，从光纤Fl的、低折射率树脂层20中断的部分以后的区域产生。所产生的泄漏光朝高折射率树脂层21入射，经由高折射率树脂层21直接或者在加强部件13反射后朝反射光检测器18入射。
[0066]另外，在连接部19入射至光纤Fl的包层的后向光的一部分(朝低折射率树脂层20入射的入射角小于临界角的成分)在连接部19的附近朝低折射率树脂层20漏出，不过如此漏出的前向光几乎不会朝远离连接部19的输出光检测器18入射。
[0067](光功率监控装置I的优点)
[0068]如上所述，在光功率监控装置I中，光纤F1、F2的连接部19以及连接部19的两侧的连接部19的附近区域(相距连接部19的规定范围的区域)由折射率比光纤F1、F2的包层的折射率低的低折射率树脂层20覆盖。
[0069]进而，输出光检测器16在光纤F1、F2的轴向上配置在低折射率树脂层20的、在前向光的输出侧的端部的位置或者朝前向光的输出侧远离端部的位置。此外，反射光检测器18在光纤Fl、F2的轴向上配置在低折射率树脂层20的、在前向光的输入侧的端部的位置或者朝前向光的输入侧远离端部的位置。即，输出光检测器16以及反射光检测器18配置在与光纤Fl、F2的连接部19分离的位置。
[0070 ]因而，从连接部19漏出的后向光(包含直接光以及散射光)难以由输出光检测器16接受，从而能够防止输出光功率的测定结果受到后向光的影响而变得大于实际的输出光功率的情况发生。此外，输出光检测器16能够以所希望的功率接受前向光的泄漏光，因此，在输出光功率的检测中，能够避免噪音所造成的恶劣影响。由此，能够准确地测定输出光功率。
[0071 ]同样地，从连接部19漏出的前向光(包含直接光以及散射光)难以由反射光检测器18接受，从而能够防止受到前向光的影响而反射光功率的测定结果变得大于实际的反射光功率的情况、即便在不存在反射光的情况下也检测到反射光的情况发生。此外，反射光检测器18能够以所希望的功率接受后向光的泄漏光，因此，在反射光功率的检测中，能够避免噪音所造成的恶劣影响。由此，能够准确地测定反射光功率。
[0072]此处，图6中示出在不存在低折射率树脂层20的情况下的相距连接部19的输出光检测器16以及反射光检测器18的距离(光纤F1、F2的轴向的距离)与基于输出光检测器16以及反射光检测器18的光功率监控值之间的关系的测定结果。此外，图7中示出相距低折射率树脂层20的端部的输出光检测器16的距离(输出光检测器16相距低折射率树脂层20侧的端部的距离)与基于输出光检测器16的光功率监控值之间的关系的测定结果。另外，在图6中，省略了相距连接部19的距离为O?2.5mm左右的范围的光功率监控值的记载。对于上述范围，同样存在光功率，简化省略记载。
[0073]如图6所示，在不存在低折射率树脂层20的情况下，由输出光检测器16检测的输出光功率以及由反射光检测器18检测的反射光功率，随着相距连接部19的距离(从连接部19到输出光检测器16以及反射光检测器18的中心部的距离)变长而逐渐降低。因而，由图6可见，为了降低反射光功率对输出光功率的检测值造成的影响、以及输出光功率对反射光功率的检测值造成的影响，优选将输出光检测器16以及反射光检测器18沿光纤F1、F2的轴向从连接部19分离地配置。另一方面，在输出光检测器16以及反射光检测器18沿光纤F1、F2的轴向从连接部19分离的情况下，原本应当由输出光检测器16以及反射光检测器18检测的输出光功率以及反射光功率的测定值减小。
[0074]因此，利用低折射率树脂层20覆盖光纤F1、F2的连接部19以及连接部19的两侧的连接部19的附近区域，在低折射率树脂层20的端部(或者从端部分离的位置)配置输出光检测器16以及反射光检测器18。由此，在从连接部19到低折射率树脂层20的端部之间，能够不产生泄漏光地使前向光以及后向光传播至低折射率树脂层20的端部，能够以所希望的功率检测前向光以及后向光。
[0075]此外，由图7所示的测定结果可见，输出光检测器16的输出光功率的检测值，在输出光检测器16的位置(输出光检测器16的连接部19侧的端部位置)相距低折射率树脂层20的端部2mm的情况下变为最大，随着远离低折射率树脂层20的端部而逐渐降低。因而，优选输出光检测器16配置于低折射率树脂层20的端部附近(包括低折射率树脂层20的端部)。这一点在反射光检测器18的配置中也是同样的。
[0076]另外，如上所述，光功率监控装置I构成为，利用低折射率树脂层20覆盖光纤F1、F2的连接部19以及连接部19的两侧的连接部19的附近区域，具备输出光检测器16以及反射光检测器18。但是，光功率监控装置I也可以构成为仅具备输出光检测器16与反射光检测器18中的任意一方。
[0077]S卩，光功率监控装置I也可以构成为仅具备输出光检测器16，仅测定输出光功率。在该情况下，低折射率树脂层20只要覆盖光纤Fl、F2的连接部19以及从连接部19起的前向光的输出侧的连接部19的附近区域。同样地，光功率监控装置I也可以构成为仅具备反射光检测器18，仅测定反射光功率。在该情况下，低折射率树脂层20只要覆盖光纤F1、F2的连接部19以及从连接部19起的前向光的输入侧的连接部19的附近区域即可。
[0078][光纤激光器]
[0079]对具备光功率监控装置I的光纤激光器51进行说明。图8是示出光纤激光器51的结构的框图。
[0080]如图8所示，光纤激光器51具备光功率监控装置1、光源装置2、光纤F3(前段光纤)、残留光除去部3以及光纤Fl、F2(后段光纤)。
[0081]光纤F3作为放大介质发挥功能。光纤F3是具备添加了活性元素的芯部、包围该芯部的内侧包层、以及包围该内侧包层的外侧包层的双包层光纤。添加于光纤F3的芯部的活性元素因从光源装置2输出且在光纤F3的内侧包层内传播的激励光而变换成反转分布状态。并且，从光源装置2输出且在光纤F3的芯部内传播的前向光由变换成反转分布状态的活性元素放大。尤其在光纤F3写入两个光纤布拉格光栅FBG，在光纤F的芯部内传播的前向光在这两个光纤布拉格光栅FBG之间以递归的方式放大。
[0082]残留光除去部3从光纤F3的前向光中除去残留光。残留光是在内侧包层传播的激励光、因光纤彼此的热粘接部的轴向偏移而漏出至包层的前向光等的、在芯部传播的前向光以外的光。
[0083]从残留光除去部3输出的前向光在作为传送介质发挥功能的光纤F1、F2内传播并从输出端out朝外部输出。本实施方式所涉及的光功率监控装置I插入于该光纤F1、F2。这样，通过采用在相比残留光除去部3靠输出端out侧配置光功率监控装置I的结构，不会受到在包层传播的残留光的影响，能够对在芯部传播的前向光的强度进行监控。
[0084]光功率监控装置I在输出光功率的检测中输出与从光纤F2泄漏的泄漏光的功率相应的光电流。从光纤F2泄漏的泄漏光的功率与从输出端out输出的光的功率(以下，也记载为“光纤激光器输出”)成比例。因而，能够根据将从光功率监控装置I输出的光电流转换成电压的情况确定光纤激光器输出。
[0085]另外，在以上的实施方式中，形成为使从光纤F1、F2的包层泄漏的泄漏光朝输出光检测器16以及反射光检测器18直接入射的结构，不过也可以取而代之，形成为使从F2的包层泄漏的泄漏光朝监控用光纤入射，并经由监控用光纤朝输出光检测器16以及反射光检测器18入射的结构。在该情况下，在前述的输出光检测器16以及反射光检测器18的位置配置作为光入射部的监控用光纤的端部，光检测部由监控用光纤以及光检测器构成。
[0086][总结]
[0087]本发明的光功率监控装置构成为，在利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率的光功率监控装置中，具备:第I光纤;第2光纤，其通过连接部与上述第I光纤连接，并位于在上述第I光纤传播的前向光的输出侧;低折射率树脂层，其覆盖上述连接部以及上述第2光纤的相距上述连接部的规定范围的区域，且折射率小于上述第2光纤的包层的折射率;高折射率树脂层，其覆盖上述第2光纤的至少未由上述低折射率树脂层覆盖的区域，且折射率为上述第2光纤的包层的折射率以上；以及上述光检测部，该光检测部的光入射部配置在上述低折射率树脂层的沿上述第I光纤以及第2光纤的轴向的处于前向光的输出侧(前向光的行进方向侧)的端部的位置、或者朝前向光的输出侧远离上述端部的位置，并且该光检测部对从上述第2光纤的包层漏出且通过上述高折射率树脂层进而从上述光入射部入射的光进行检测。
[0088]根据上述的结构，第I光纤与第2光纤的连接部由折射率小于上述第2光纤的包层的折射率的低折射率树脂层覆盖。因此，在连接部从第I光纤的芯部朝第2光纤的包层漏出的前向光的大部分(朝低折射率树脂层入射的入射角大于临界角的成分)在连接部的附近不从第2光纤的包层漏出而在第2光纤的包层内传播。
[0089]进而，根据上述的结构，第2光纤的未由低折射率树脂层覆盖的区域由折射率为第2光纤的包层的折射率以上的高折射率树脂层覆盖。因此，在连接部的附近，在第2光纤的包层内传播的前向光不从第2光纤的包层漏出，在低折射率树脂层中断的部分以后的区域从第2光纤的包层朝高折射率树脂层漏出。
[0090]进而，根据上述的结构，在第I光纤以及第2光纤的轴向上与低折射率树脂层的前向光的输出侧的端部相同的位置、或者朝前向光的输出侧远离该端部的位置配置光检测部的光入射部。因此，在低折射率树脂层中断的部分以后的区域从第2光纤的包层漏出至高折射率树脂层的前向光充分地朝光检测部入射。
[0091]因此，即便在光检测部的光入射部从第I光纤以及第2光纤的连接部分离地配置的情况下，也能够充分地接受在该连接部从第I光纤的芯部漏出至第2光纤的包层的前向光。由此，在输出光功率的测定中，能够避免噪音所造成的恶劣影响。
[0092]此外，由于光检测部的光入射部被配置在第I光纤以及第2光纤的轴向上的、低折射率树脂层的端部且为前向光的输出侧(前向光的行进方向侧)的端部的位置、或者朝前向光的输出侧远离上述端部的位置，因此，即便在上述连接部从第2光纤的芯部漏出至第I光纤的包层的后向光的一部分(朝低折射率树脂层入射的入射角小于临界角的成分)在连接部的附近从第I光纤的包层漏出，漏出的后向光以及漏出的后向光被周围的部件散射而产生的散射光也不易由光检测部接受。
[0093]由此，能够防止受到漏出的后向光的影响致使输出光功率的测定结果变得大于实际的输出光功率的情况发生。结果，能够准确地测定输出光功率。
[0094]本发明的光功率监控方法，在利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率的光功率监控方法中，具备:将第I光纤以及第2光纤的连接部、以及位于前向光的输出侧的上述第2光纤的相距上述连接部的规定范围的区域利用折射率小于上述第2光纤的包层的折射率的低折射率树脂层覆盖的工序;将上述第2光纤的至少未由上述低折射率树脂层覆盖的区域利用折射率为上述第2光纤的包层的折射率以上的高折射率树脂层覆盖的工序；以及在上述低折射率树脂层的沿上述第I光纤以及第2光纤的轴向处于前向光的输出侧(前向光的行进方向侧)的端部的位置、或者朝前向光的输出侧远离上述端部的位置配置上述光检测部的光入射部，利用上述光检测部对从上述第2光纤的包层漏出且通过上述高折射率树脂层进而从上述光入射部入射的光进行检测的工序。
[0095]根据上述的结构，起到与上述的光功率监控装置相同的作用效果。
[0096]本发明的光功率监控装置的特征在于，在利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率的光功率监控装置中，具备:第I光纤;第2光纤，其通过连接部与上述第I光纤连接，并位于在上述第I光纤传播的前向光的输出侧;低折射率树脂层，其覆盖上述连接部以及上述第I光纤的相距上述连接部的规定范围的区域，且折射率小于上述第I光纤的包层的折射率;高折射率树脂层，其覆盖上述第I光纤的至少未由上述低折射率树脂层的区域，且折射率为上述第I光纤的包层的折射率以上；以及上述光检测部，该光检测部的光入射部配置在上述低折射率树脂层的沿上述第I光纤以及第2光纤的轴向处于前向光的输入侧(与前向光的行进方向侧相反方向侧)的端部的位置、或者朝前向光的输入侧远离上述端部的位置，并且该光检测部对从上述第I光纤的包层漏出且通过上述高折射率树脂层进而从上述光入射部入射的光进行检测。
[0097]根据上述的结构，第I光纤与第2光纤的连接部由折射率小于上述第I光纤的包层的折射率的低折射率树脂层覆盖。因此，在连接部从第2光纤的芯部漏出至第I光纤的包层的后向光的大部分(朝低折射率树脂层入射的入射角大于临界角的成分)在连接部的附近不从第I光纤的包层漏出而在第I光纤的包层内传播。
[0098]进而，根据上述的结构，第I光纤的未由低折射率树脂层的区域由折射率为第I光纤的包层的折射率以上的高折射率树脂层覆盖。因此，在连接部的附近，在第I光纤的包层内传播的后向光不会从第2光纤的包层漏出，在低折射率树脂层中断的部分以后的区域从第I光纤的包层朝高折射率树脂层漏出。
[0099]进而，根据上述的结构，在第I光纤以及第2光纤的轴向上在与低折射率树脂层的前向光的输入侧(后向光的输出侧)的端部相同的位置或者朝前向光的输入侧远离该端部的位置配置光检测部的光入射部。因此，在低折射率树脂层中断的部分以后的区域从第I光纤的包层漏出至高折射率树脂层的前向光充分地朝光检测部入射。
[0100]因此，即便在光检测部的光入射部从第I光纤与第2光纤的连接部分离地配置的情况下，也能够充分地接受在该连接部中从第2光纤的芯部漏出至第I光纤的包层的后向光。由此，在反射光功率的测定中，能够避免噪音所造成的恶劣影响。
[0101]此外，由于光检测部的光入射部配置于第I光纤以及第2光纤的轴向上的、低折射率树脂层的端部且是前向光的输入侧(与前向光的行进方向侧相反方向侧)的端部的位置、或者朝前向光的输入侧远离上述端部的位置，因此，即便在上述连接部从第I光纤的芯部漏出至第2光纤的包层的前向光的一部分(朝低折射率树脂层入射的入射角小于临界角的成分)在连接部的附近从第2光纤的包层漏出，漏出的前向光以及漏出的前向光被周围的部件散射而产生的散射光也不易由光检测部接受。
[0102]由此，能够避免受到漏出的前向光的影响致使反射光功率的测定结果变得大于实际的反射光功率的情况、即便在不存在反射光的情况下也还是检测到反射光的情况发生。结果，能够准确地测定反射光功率。
[0103]本发明的光功率监控方法，在利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率的光功率监控方法中，具备:将第I光纤与第2光纤的连接部、以及位于前向光的输入侧的上述第I光纤的相距上述连接部的规定范围的区域利用折射率小于上述第I光纤的包层的折射率的低折射率树脂层覆盖的工序;将上述第I光纤的至少未由上述低折射率树脂层覆盖的区域利用折射率为上述第I光纤的包层的折射率以上的高折射率树脂层覆盖的工序;在上述低折射率树脂层的沿上述第I光纤以及第2光纤的轴向处于前向光的输入侧(与前向光的行进方向侧相反方向侧)的端部的位置、或者朝前向光的输入侧远离上述端部的位置配置上述光检测部的光入射部，并利用上述光检测部对从上述第I光纤的包层漏出并通过上述高折射率树脂层进而从上述光入射部入射的光进行检测的工序。
[0104]根据上述的结构，起到与上述的光功率监控装置相同的作用效果。
[0105]本发明的光功率监控装置构成为，在利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率的光功率监控装置中，具备:第I光纤;第2光纤，其通过连接部与上述第I光纤连接，并位于在上述第I光纤传播的前向光的输出侧;低折射率树脂层，其覆盖上述连接部的以及上述第2光纤的相距上述连接部起规定范围的区域，折射率小于上述第2光纤的包层的折射率;高折射率树脂层，其覆盖上述第I光纤以及上述第2光纤的至少未由上述低折射率树脂层覆盖的区域，折射率为上述第I光纤以及上述第2光纤的包层的折射率以上；第I光检测部，该该第I光检测部的光入射部配置在上述低折射率树脂层的沿上述第I光纤以及第2光纤的轴向处于前向光的输出侧的端部的位置或者朝前向光的输出侧远离前向光的输出侧的上述端部的位置，并且该第I光检测部对从上述第2光纤的包层漏出并通过上述高折射率树脂从上述光入射部入射的光进行检测；以及第2光检测部，该第2光检测部的光入射部配置在上述低折射率树脂层的沿上述第I光纤以及第2光纤的轴向处于前向光的输入侧的端部的位置或者朝前向光的输入侧远离前向光的输入侧的上述端部的位置，该第2光检测部对从上述第I光纤的包层漏出并通过上述高折射率树脂层进而从上述光入射部入射的光进行检测。
[0106]根据上述的结构，与上述的各光功率监控装置相同，能够防止受到漏出的后向光的影响致使输出光功率的测定结果变得大于实际的输出光功率的情况发生。结果，能够准确地测定输出光功率。
[0107]本发明的光功率监控方法，在利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率的光功率监控方法中，具备:将第I光纤与相对于上述第I光纤在上述第I光纤传播的前向光的输出侧连接的第2光纤的连接部、以及上述第I光纤以及第2光纤的相距上述连接部的规定范围的区域利用折射率小于上述第I光纤以及第2光纤的包层的折射率的低折射率树脂层覆盖的工序;将上述第I光纤以及第2光纤的至少未由上述低折射率树脂层覆盖的区域利用折射率为上述第I光纤以及第2光纤的包层的折射率以上的高折射率树脂层覆盖的工序;在上述低折射率树脂层的沿上述第I光纤以及第2光纤的轴向处于前向光的输出侧的端部的位置、或者朝前向光的输出侧远离上述前向光的输出侧的端部的位置配置第I光检测部的光入射部，并利用上述第I光检测部对从上述第2光纤的包层漏出且通过上述高折射率树脂层进而从上述光入射部入射的光进行检测的工序；以及在上述低折射率树脂层的沿上述第I光纤以及第2光纤的轴向处于前向光的输入侧的端部的位置、或者朝前向光的输入侧远离前向光的输入侧的上述端部的位置配置第2光检测部的光入射部，利用上述第2光检测部对从上述第I光纤的包层漏出且通过上述高折射率树脂进而从上述光入射部入射的光进行检测的工序。
[0108]根据上述的结构，起到与上述的光功率监控装置相同的作用效果。
[0109]也可以构成为，上述的光功率监控装置具备加强部件，上述高折射率树脂层覆盖上述低折射率树脂层，设置于上述加强部件，上述加强部件隔着上述高折射率树脂层与上述低折射率树脂层对置的面为光吸收面，不隔着上述高折射率树脂层与上述低折射率树脂层对置的面为光反射面。
[0110]根据上述的结构，能够利用加强部件的光吸收面吸收低折射率树脂层的周围的无用的光(例如从第I光纤以及第2光纤的连接部泄漏的泄漏光)。此外，能够使从不存在低折射率树脂层的区域的光纤泄漏的泄漏光由光反射面反射，使大量的泄漏光朝光检测器入射。由此，能够提高光功率监控装置的测定灵敏度。
[0111]另外，在作为传送介质发挥功能的后段光纤插入本发明所涉及的光功率监控装置的光纤激光器也包含于本发明的范畴。在这样的光纤激光器中，与以往相比能够高精度地测定输出光的功率，因此，例如与以往相比能够高精度地反馈控制输出光的功率。
[0112]本发明并不限定于上述的实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更。即，将在权利要求所示的范围内适当变更的技术手段组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。
[0113]【产业上的利用可能性】
[0114]本发明能够适当应用于光纤激光器、纤维放大器等所包括的光功率监控装置、例如产生大量反射光的材料加工用的光纤激光器。
[0115]其中，附图标记说明如下:
[0116]1:光功率监控装置；12:带槽板；12a槽部；13:加强部件；13a槽部；16:输出光检测器(光检测部，第I光检测部)；16a受光面(光入射部)；18:反射光检测器(光检测部，第2光检测部)；19:连接部;20:低折射率树脂层;21:高折射率树脂层;51:光纤激光器;Fl:光纤(第I光纤);F2:光纤(第2光纤);F3:光纤。
【主权项】
1.一种光功率监控装置，其利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率，其特征在于，具备: 第I光纤； 第2光纤，其通过连接部与所述第I光纤连接，并位于在所述第I光纤传播的前向光的输出侧； 低折射率树脂层，其覆盖所述连接部以及所述第2光纤的相距所述连接部的规定范围的区域，并且所述低折射率树脂层的折射率小于所述第2光纤的包层的折射率； 高折射率树脂层，其覆盖所述第2光纤的至少未由所述低折射率树脂层覆盖的区域，并且所述高折射率树脂层的折射率为所述第2光纤的包层的折射率以上；以及 所述光检测部，该光检测部的光入射部配置在所述低折射率树脂层的沿所述第I光纤以及所述第2光纤的轴向处于前向光的输出侧的端部的位置、或者朝前向光的输出侧远离所述端部的位置，并且该光检测部对从所述第2光纤的包层漏出且通过所述高折射率树脂层进而从所述光入射部入射的光进行检测。2.—种光功率监控装置，其利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率，其特征在于，具备: 第I光纤； 第2光纤，其通过连接部与所述第I光纤连接，并位于在所述第I光纤传播的前向光的输出侧； 低折射率树脂层，其覆盖所述连接部以及所述第I光纤的相距所述连接部的规定范围的区域，并且所述低折射率树脂层的折射率小于所述第I光纤的包层的折射率； 高折射率树脂层，其覆盖所述第I光纤的至少未由所述低折射率树脂层覆盖的区域，并且所述高折射率树脂层的折射率为所述第I光纤的包层的折射率以上；以及 所述光检测部，该光检测部的光入射部配置在所述低折射率树脂层的沿所述第I光纤以及所述第2光纤的轴向处于前向光的输入侧的端部的位置、或者朝前向光的输入侧远离所述端部的位置，并且该光检测部对从所述第I光纤的包层漏出且通过所述高折射率树脂层进而从所述光入射部入射的光进行检测。3.—种光功率监控装置，其利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率，其特征在于，具备: 第I光纤； 第2光纤，其通过连接部与所述第I光纤连接，并位于在所述第I光纤传播的前向光的输出侧； 低折射率树脂层，其覆盖所述连接部、以及所述第I光纤的以及所述第2光纤的相距所述连接部的规定范围的区域，并且所述低折射率树脂层的折射率小于所述第I光纤以及所述第2光纤的包层的折射率； 高折射率树脂层，其覆盖所述第I光纤以及所述第2光纤的至少未由所述低折射率树脂层覆盖的区域，并且所述高折射率树脂层的折射率为所述第I光纤以及所述第2光纤的包层的折射率以上； 第I光检测部，该第I光检测部的光入射部配置在所述低折射率树脂层的沿所述第I光纤以及所述第2光纤的轴向处于前向光的输出侧的端部的位置、或者朝前向光的输出侧远离前向光的输出侧的所述端部的位置，并且该第I光检测部对从所述第2光纤的包层漏出且通过所述高折射率树脂层进而从所述光入射部入射的光进行检测；以及 第2光检测部，该第2光检测部的光入射部配置在所述低折射率树脂层的沿所述第I光纤以及所述第2光纤的轴向处于前向光的输入侧的端部的位置、或者朝前向光的输入侧远离前向光的输入侧的所述端部的位置，并且该第2光检测部对从所述第I光纤的包层漏出且通过所述高折射率树脂层进而从所述光入射部入射的光进行检测。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光功率监控装置，其特征在于， 所述光功率监控装置具备加强部件， 所述高折射率树脂层覆盖所述低折射率树脂层，且设置于所述加强部件， 所述加强部件的隔着所述高折射率树脂层与所述低折射率树脂层对置的面为光吸收面，不隔着所述高折射率树脂层与所述低折射率树脂层对置的面为光反射面。5.—种光纤激光器，其具备作为放大介质发挥功能的前段光纤、以及对从所述前段光纤输出的光进行传送的作为传送介质发挥功能的后段光纤，其特征在于， 在所述后段光纤插入权利要求1至4中任一项所述的光功率监控装置。6.—种光功率监控方法，其中，利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率，其特征在于，具备如下工序: 将第I光纤以及第2光纤的连接部、以及位于前向光的输出侧的所述第2光纤的相距所述连接部的规定范围的区域，利用折射率小于所述第2光纤的包层的折射率的低折射率树脂层覆盖的工序； 将所述第2光纤的至少未由所述低折射率树脂层覆盖的区域，利用折射率为所述第2光纤的包层的折射率以上的高折射率树脂层覆盖的工序；以及 在所述低折射率树脂层的沿所述第I光纤以及所述第2光纤的轴向处于前向光的输出侧的端部的位置、或者朝前向光的输出侧远离所述端部的位置配置所述光检测部的光入射部，并利用所述光检测部对从所述第2光纤的包层漏出且通过所述高折射率树脂层进而从所述光入射部入射的光进行检测的工序。7.—种光功率监控方法，其中，利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率，其特征在于，具备如下工序: 将第I光纤以及第2光纤的连接部、以及位于前向光的输入侧的所述第I光纤的相距所述连接部的规定范围的区域，利用折射率小于所述第I光纤的包层的折射率的低折射率树脂层覆盖的工序； 将所述第I光纤的至少未由所述低折射率树脂层覆盖的区域，利用折射率为所述第I光纤的包层的折射率以上的高折射率树脂层覆盖的工序；以及 在所述低折射率树脂层的沿所述第I光纤以及所述第2光纤的轴向处于前向光的输入侧的端部的位置、或者朝前向光的输入侧远离所述端部的位置配置所述光检测部的光入射部，并利用所述光检测部对从所述第I光纤的包层漏出并通过所述高折射率树脂层进而从所述光入射部入射的光进行检测的工序。8.—种光功率监控方法，其中，利用光检测部测定从光纤的侧面漏出的光的功率，其特征在于，具备如下工序: 将第I光纤与相对于所述第I光纤在所述第I光纤传播的前向光的输出侧连接的第2光纤之间的连接部、以及所述第I光纤的以及所述第2光纤的相距所述连接部的规定范围的区域，利用折射率小于所述第I光纤以及所述第2光纤的包层的折射率的低折射率树脂层覆盖的工序； 将所述第I光纤以及所述第2光纤的至少未由所述低折射率树脂层覆盖的区域利用折射率为所述第I光纤以及所述第2光纤的包层的折射率以上的高折射率树脂层覆盖的工序；在所述低折射率树脂层的沿所述第I光纤以及所述第2光纤的轴向处于前向光的输出侧的端部的位置、或者朝前向光的输出侧远离所述前向光的输出侧的端部的位置配置第I光检测部的光入射部，并利用所述第I光检测部对从所述第2光纤的包层漏出且通过所述高折射率树脂层进而从所述光入射部入射的光进行检测的工序；以及 在所述低折射率树脂层的沿所述第I光纤以及所述第2光纤的轴向处于前向光的输入侧的端部的位置、或者朝前向光的输入侧远离前向光的输入侧的所述端部的位置配置第2光检测部的光入射部，并且利用所述第2光检测部对从所述第I光纤的包层漏出且通过所述高折射率树脂层进而从所述光入射部入射的光进行检测的工序。
【文档编号】H01S3/067GK106030362SQ201480076116
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年11月12日
【发明人】柏木正浩
【申请人】株式会社藤仓