光放大光纤及使用其的光放大方法、激光振荡方法、激光放大装置及激光振荡装置以及使用激光振荡装置的激光装置和激光加工机

摘要

本发明提供能够得到高输出、高光束质量的激光的小型、高效率激光振荡装置。其具有：传送激发光的第一波导路(21)(折射率＝n1)；由产生激光的芯子(23)(折射率＝n3)和传送激发光的包层(24)(折射率＝n2)构成的第二波导路(22)；以及包围第一波导路21和第二波导路22的第三波导路(25)(折射率＝n4)。使用设定成各折射率满足n1＜n4＜n2＜n3的关系的光放大光纤(20)，使之在半导体激光器(10a)、(10b)中激发。

权利要求

1.一种光放大光纤，其特征在于，具有：传送激发光的第一波导路；由添加激光介质，产生激光的芯子和传送所述激发光的包层构成的第二波导路；以及包围所述第一波导路和所述第二波导路的第三波导路，在所述第一波导路、所述第二波导路包层、所述第二波导路芯子以及所述第三波导路的折射率分别为n1、n2、n3及n4时，则n1＜n4＜n2＜n3。

2.如权利要求1所述的光放大光纤，其特征在于：所述第一波导路的形状为垂直于其长度方向的面的截面积沿长度方向逐渐减小。

3.如权利要求2所述的光放大光纤，其特征在于：所述第一波导路和第二波导路的间隔，在所述第一波导路的长度方向上为一定。

4.一种光放大光纤，其特征在于：

具有在其长度方向上至少一个传送激发光的空走区域和至少一个将所述激发光注入含有激光介质的波导路的注入区域，所述空走区域具有：所述激发光进行传送的第一波导路；由产生激光的芯子和传送所述激发光的包层构成的第二波导路；以及包围所述第一波导路和所述第二波导路的第三波导路，在所述第一波导路、所述第二波导路包层、所述第二波导路芯子以及所述第三波导路的折射率分别为n1、n2、n3及n4时，则n1＜n4＜n2＜n3，所述注入区域由所述第二波导路和所述第三波导路构成。

5.如权利要求4所述的光放大光纤，其特征在于：其设置有在所述第三波导路中不存在激发光的空走区域。

6.如权利要求4所述的光放大光纤，其特征在于：分别设置所述空走区域和注入区域。

7.如权利要求1～6中任一项所述的光放大光纤，其特征在于：在所述第三波导路的外周设置有将激发光封入所述第三波导路中的外层，在所述外层和所述第三波导路的折射率分别为n5、n4时，则n5＜n4。

8.如权利要求7所述的光放大光纤，其特征在于：所述外层由玻璃构成。

9.如权利要求7所述的光放大光纤，其特征在于：所述外层由氟树脂构成。

10.如权利要求1或4所述的光放大光纤，其特征在于：所述第一波导路具有多条。

11.如权利要求1或4所述的光放大光纤，其特征在于：第三波导路由紫外线硬化树脂构成。

12.如权利要求1或4所述的光放大光纤，其特征在于：第三波导路含有折射率匹配剂或折射率匹配液。

13.如权利要求1或4所述的光放大光纤，其特征在于：第二波导路和第三波导路的截面形状中的至少一部分由直线形成。

14.如权利要求1或4所述的光放大光纤，其特征在于：芯子直径为传送单模的大小。

15.如权利要求1或4所述的光放大光纤，其特征在于：激光介质由稀土类构成。

16.如权利要求1或4所述的光放大光纤，其特征在于：光放大光纤具有使从所述光放大光纤照射的光反馈的反馈单元。

17.如权利要求16所述的光放大光纤，其特征在于：反馈单元为FBG光纤布拉格光栅。

18.一种光放大方法，其特征在于：具有射出激发光的激发源和如权利要求1～15任一项所述的光放大光纤，将所述激发光射入所述光放大光纤的第一波导路中，使光放大。

19.一种激光振荡方法，其特征在于：具有射出激发光的激发源，和如权利要求1～15任一项所述的光放大光纤，以及使在所述光放大光纤中产生的光反馈的单元，将所述激发光射入所述光放大光纤的第一波导路中，振荡激光。

20.一种激光放大装置，其特征在于：具有射出激发光的激发源和如权利要求1～15任一项所述的光放大光纤，将所述激发光射入所述光放大光纤的第一波导路中。

21.一种激光振荡装置，其特征在于：具有射出激发光的激发源，和如权利要求1～15任一项所述的光放大光纤，以及使在所述光放大光纤中产生的光反馈的单元，将所述激发光射入所述光放大光纤的第一波导路中，振荡激光。

22.一种激光装置，其特征在于：

具有将权利要求21所述的激光振荡装置的射出光导光至权利要求20所述的激光放大装置的单元。

23.一种激光装置，其特征在于：

进行导光的单元为光纤，将所述光纤的一端熔接在权利要求21所述的激光振荡装置上，将其另一端熔接在权利要求20所述的激光放大装置上。

24.如权利要求22或23所述的激光装置，其特征在于：激发源为半导体激光器。

25.如权利要求22或23所述的激光装置，其特征在于：用光纤传送半导体激光器的激发光，所述光纤连接在第一波导路上。

26.一种激光加工机，其特征在于：使用权利要求22～25中任一项所述的激光装置。

说明书

光放大光纤及使用其的光放大方法、激光振荡方法、激光放

大装置及激光振荡装置以及使用激光振荡装置的激光装置

和激光加工机

技术领域

[0001] 本发明涉及添加了激光介质的光放大光纤及使用其的光放大方法、激光振荡方法、激光放大装置及激光振荡装置以及使用激光振荡装置的激光装置和激光加工机，特别涉及能够实现它们的小型化、高效率化的方法及装置。

背景技术

[0002] 近年来，在材料加工领域，一般地，激光加工作为加工方法之一得到推广。比如，激光焊接或者激光切断与其他方法比较，加工质量高这点得到承认。市场上要求更高质量、高速加工，需求高输出、高效率，并且集光性更高的，即产生光束质量好(高光束质量)的单模激光，射出的激光振荡装置或激光放大装置。

[0003] 目前，激光振荡装置为了实现高输出，邻近添加了激光介质的光纤和传送激发光的光纤而设置，用具有特定折射率的物质充填其间。这样的现有技术，例如在特开昭59-114883号公报和美国专利第4938561号公报被介绍。

[0004] 图8A表示目前的激光振荡装置。激光振荡装置100具有传送激发光的激发光放大光纤101、添加了激光介质的激光放大光纤102和结合容器103。激发光放大光纤101和激光放大光纤102邻接而配置。结合容器103包含激发光放大光纤101和激光放大光纤102，用具有规定折射率的物质充满。

[0005] 图8B为图8A所示的按8B-8B箭头所视的截面图。

[0006] 在激光放大光纤102的两端配置着反射激光的未图示的终段镜及其取出一部分激发光、反射其剩余部分的未图示的输出镜。通过这些镜子的作用，激光被多重反馈放大。

[0007] 下面，关于激光振荡装置100的动作进行说明。在激发光放大光纤101中传播的激发光，在结合容器103中射入激光放大光纤102，激发激光介质。通过该激发和多重反馈放大，激发光产生，射出。

[0008] 可是，在目前的激光振荡装置100中，如果要获得高输出，则激发源为高输出半导体激光器，其激发光放大光纤101的直径为大径化，达到约100微米。因此，为了高输出化，为了使激发光高效率地射入激光介质，激光放大光纤102的直径希望与激发光放大光纤101的直径相同，或者比其大。可是，在此情况下，光束质量恶化。

[0009] 另一方面，在要获得光束质量好(高光束质量)的激光的情况下，必须缩小激光放大光纤102的直径。一般地，在用于激光加工的近红外激光的情况下，如果要获得光束质量高的单模激光，激光放大光纤的直径必须达到6微米～10微米左右。因此，目前的激光振荡装置中，存在不能获得高输出、高光束质量的激光这样的问题。

[0010] 本发明提供能够获得高输出、高光束质量的激光，能够实现小型化、高效率化的激光放大光纤或激光放大方法等。

发明内容

[0011] 本发明的激光振荡装置具有：传送激发光的第一波导路；由添加了激光介质、产生激光的芯子和传送激发光的包层构成的第二波导路；以及包围第一波导路和第二波导路的第三波导路。在第一波导路、第二波导包层、第二波导路芯子及第三波导路的折射率分别为n1、n2、n3及n4，则具有n1＜n4＜n2＜n3的关系。这样的构造，由于力图激发源和反馈单元的组合的适当化，因此，能够提供激发光高效率地射入小径的激发介质，高效率地射出高输出、高光束质量的激光的激光装置。附图说明：

[0012] 图1A为使用了本发明的实施方式一的光放大光纤的激光振荡方法和激光振荡装置的说明图。

[0013] 图1B为图1A的按1B-1B箭头所视的截面图。

[0014] 图2A为使用了本发明的实施方式二的光放大光纤的激光振荡方法和激光振荡装置的说明图。

[0015] 图2B为图2A的按2B-2B箭头所视的截面图。

[0016] 图3A为使用了实施方式三的光放大光纤的光放大方法和激光放大装置的说明图。

[0017] 图3B为图3A的按3B-3B箭头所视的截面图。

[0018] 图3C为图3A的按3C-3C箭头所视的截面图。

[0019] 图4A为使用了实施方式四的光放大光纤的光放大方法和激光放大装置的说明图。

[0020] 图4B为图4A的按4B-4B箭头所视的截面图。

[0021] 图4C为图4A的按4C-4C箭头所视的截面图。

[0022] 图5为使用了实施方式五的光放大光纤的激光振荡方法和光放大方法以及激光装置的说明图。

[0023] 图6A为使用了实施方式六的光放大光纤的激光振荡方法和激光装置的说明图。

[0024] 图6B为图6A的按6B-6B箭头所视的截面图。

[0025] 图7A为使用了实施方式七的光放大光纤的激光振荡方法和激光振荡装置的说明图。

[0026] 图7B为图7A的按7B-7B箭头所视的截面图。

[0027] 图7C为图7A的按7C-7C箭头所视的截面图。

[0028] 图8A为现有的激光装置的说明图。

[0029] 图8B为图8A的按8B-8B箭头所视的截面图。

[0030] 符号说明

[0031] 10a、10b半导体激光器

[0032] 11、11a、11b透镜

[0033] 12终段镜

[0034] 13输出镜

[0035] 14、15、15b、15c半导体激光器

[0036] 16、16b、16c光纤

[0037] 21、31、71第一波导路

[0038] 22、32、62、72第二波导路

[0039] 23、33、63、73芯子

[0040] 24、34、64、74包层

[0041] 25、27、35、45、65、75第三波导路

[0042] 28、28b、28c、30、40、60、70光放大光纤

[0043] 51激光振荡装置

[0044] 52、53激光放大装置

[0045] 77a、77b、77c激发光传送光纤

[0046] 77d、77e、77f激发光传送光纤芯子

[0047] 78高反射FBG

[0048] 79透过FBG

[0049] 81a、81b、81c空走区域

[0050] 82a、82b注入区域

具体实施方式

[0051] (实施方式一)

[0052] 图1A为使用了涉及实施方式一的光放大光纤的激光振荡方法和激光振荡装置的说明图。图1B为图1A的按1B-1B箭头所视的截面图。

[0053] 图1A中表示作为产生激发光的激发源的半导体激光器10a、10b。另外，表示作为将激发光导光至激发光波导路的光学元件的透镜11a、11b。光放大光纤20的一部分包含激光介质，其截面形状在激光射出方向即光轴方向上相同。在光放大光纤20的两端具有反射激光的终段镜12和输出镜13。输出镜13取出一部分激光，反射其剩余光。

[0054] 图1B为图1A的按1B-1B箭头所视的截面图。光放大光纤20的材料，为传送激发光的玻璃。另外，光放大光纤20的直径大约为125微米，具有作为激发光波导路的第一波导路21。另外，具有：吸收激发光产生激光，其形状为D字状的第二波导路22；以硅较为主要成分，封入激发光，具有折射率匹配剂功能的第三波导路25；及封入折射率匹配剂，提高激发光的封入效率的玻璃外层26。光放大光纤20的全长通过根据在芯子23中添加的激光介质浓度等决定的激光的吸收系数或第二波导路22的截面形状等而决定。其全长通常约为20米。

[0055] 另外，关于第二波导路22，在其内部添加激光介质即稀土类元素钕，具有传送单模的直径为6微米的芯子23；和以玻璃为母材，其直径为125微米左右，封入通过激发产生的激光的包层24。

[0056] 若第一波导路21、第二波导路22的包层24、芯子23、第三波导路25及外层26的折射率分别为n1、n2、n3、n4及n5，则设定成立这样的关系：n5＜n1＜n4＜n2＜n3。

[0057] 在第一波导路21的两端分别配置透镜11a、11b和半导体激光器10a、10b，将激发光分别射入第一波导路21。另一方面，在芯子23的两端相对着设置使在芯子23产生的激光反馈的终段镜12和通过一部分激光的输出镜13。

[0058] 关于这样构造的激光振荡装置10的动作，使用图1A和图1B进行说明。一使未图示的电源、冷却装置及控制装置运转，作为激发源的半导体激光器10a、10b就从作为稀土元素之一的钕产生激发光，射出波长为808纳米的激光。激发光通过作为光学元件的透镜11a、11b，分别根据规定的数值孔径(NA)被集光，从作为传送激发光的激发光波导路的第一波导路21的两端射入，进行传播。

[0059] 若第一波导路21和包围第一波导路21的第三波导路25的折射率分别为n1和n4，在n1＜n4时，激发光随着在第一波导路21内传播，射入到第三波导路25。射入第三波导路25的激发光，若外层26和第三波导路25的折射率分别为n5和n4，那么在n5＜n4时，激发光被封入第三波导路25内，在第三波导路25中，一边进行多重反射，一边进行传播。

[0060] 若第二波导路22的包层24、第三波导路25的折射率分别为n2和n4，在n2＞n4时，第三波导路25中传播的激发光的一部分射入到包层24，一边封入到第二波导路22，一边在第二波导路22中进行多重反射而传播。

[0061] 若芯子23和第二波导路22的包层24的折射率分别为n3和n2，在n3＞n2时，在第二波导路中传播的激发光的一部分射入芯子23。另外，由于第二波导路22的包层24的截面形状为D字状，所以，在包层24内进行反复多重反射过程中，被整个芯子23吸收，激发作为激光介质的稀土元素之一的钕。

[0062] 从第一波导路21的两端射入的激发光在该吸收过程中，一边在第二波导路22中减弱一边进行传播，不久，被芯子23中的钕吸收，激发钕。通过激发产生的光，通过设置在芯子23的两端的终段镜12和输出镜13、传送单模的芯子23，进行多重放大反馈和模式选择，成为波长为1064纳米的单模激光，从输出镜13侧射出。

[0063] 另外，使激光反馈的终段镜12和输出镜13，也可以为在该波长上能够选择反射率的FBG(光纤布拉格光栅)或光纤端面的涅菲耳反射。另外，代替折射率匹配剂，也可以采用以甘油为主要成分的折射率匹配液。再有，虽然从第一波导路21的两端射入激发光，但也可以从其一端射入激发光。并且，构成光放大光纤20的第一波导路为一条，但也可以采用将其做成多条的光放大光纤20。

[0064] 如上所述，通过使用以激发光能够沿具有传送单模的芯子的第二波导路22和传送激发光的第一波导路21射入芯子23的方式构成的光放大光纤20，可以提高能够射出高输出、高光束质量的激光的激光振荡装置。

[0065] (实施方式二)

[0066] 图2A为使用了实施方式二的光放大光纤的激光振荡方法和激光振荡装置的说明图。图2B为图2A的按2B-2B箭头所视的截面图。关于与实施方式一相同的构造，赋予同一符号。

[0067] 与实施方式一不同的是将光放大光纤28的外层29的形状做成马蹄形这一点，并且，作为其材料，采用了氟树脂这也不相同。另外，将作为激发源的半导体激光器15的一端连接在光纤16的一端上，将光纤16的另一端连接在传送激发光的第一波导路21上，这点也不同。另外，第三波导路27的截面形状为D字状，作为其材料，采用紫外线硬化树脂。再有，第三波导路27的一部分从外层29突出，并且，第二波导路22的曲率部分与第三波导路27的直线部对向配置，这点也不同。根据这样的构造，在实施方式一(图1A、图1B)中采用的透镜11a、11b可以不需要。

[0068] 关于如上所述构造的激光振荡装置的动作，进行说明。图2A、图2B中，从带光纤的半导体激光器15中射出、波长为808纳米的激发光在光纤16内传播，射入第一波导路21。激发光在第一波导路21内传播，同时，射入第三波导路27。第三波导路27的折射率n4比氟树脂外层29的大，并且，从外层29突出的第三波导路27的直线部分的折射率比其周围介质(比如空气)的大，以这样的方式进行选择。

[0069] 在这样的条件下，激发光在被封入第三波导路27内的状态下进行传播。另外，由于第三波导路27的截面形状为D字状，所以，在第三波导路27内反复多重反射的过程中，激发光的大部分被第二波导路22吸收，激发钕。通过激发产生的光，通过设置在芯子23的两端的终段镜12和输出镜13、传送单模的芯子23，进行多重放大反馈和模式选择，成为单模激光，从输出镜13射出。另外，本发明中，产生激光的第二波导路的芯子直径由传送单模的大小进行选择。其大小设定为6微米～20微米，优选10微米～13微米。

[0070] 另外，实施方式二中，与第二波导路22的曲线部分相对的第三波导路27的部分做成直线部分。但是，可以任意地设定它们的形状，并且，可以改变它们相对的配置。

[0071] 另外，构成了在第二波导路22的两端设置终段镜12和输出镜13的激光振荡装置，但是，也可以不设置终段镜12和输出镜13，从第二波导路22的端面射入成为激光放大的种(seed)的种光(seed light)，通过激发放大，从第二波导路32的另一端射出。

[0072] 如上所述，通过使用以激发光在具有传送单模的芯子的第二波导路22和传送激发光的第一波导路21内能够射入芯子的方式包含的光放大光纤28，可以提供高效率地射出高输出、高光束质量的激光的激光振荡装置。

[0073] (实施方式三)

[0074] 图3A为使用了实施方式三的光放大光纤的光放大方法和激光放大装置的说明图，图3B为图3A的按3B一3B箭头所视的截面图，图3C为图3A的按3C一3C箭头所视的截面图。

[0075] 图3A、图3B及图3C中表示作为射出的激光波长为915纳米的激发源的半导体激光器14，作为将激发光导光到激发光波导路的光学元件的透镜11。另外，在其一部分上具有含有激光介质的光放大光纤30。还表示作为材料由玻璃构成、其直径为125微米的传送激发光的激发光波导路的第一波导路31。并且，表示垂直于吸收激发光产成激光的光轴的方向的截面形状为D字状的第二波导路32，封入激发光，含有折射率匹配剂的第三波导路35以及封入折射率匹配剂，由提高激发光的封入效率的玻璃制成的外层36。

[0076] 另外，第一波导路31的长度方向的截面形状几乎为圆形，且做成沿光轴方向，其截面积渐渐减小的圆锥形状。第二波导路32具有：在其内部添加作为激光介质的稀土类元素钇，传送单模的直径为6微米的芯子33；和以玻璃为母材其直径为125微米左右，封入通过激发产生的激光的包层34。

[0077] 若第一波导路31、第二波导路32的包层34、芯子33、第三波导路35及外层36的折射率分别为n31、n32、n33、n35及n36，使它们之间具有n36＜n31＜n35＜n32＜n33的关系。

[0078] 下面说明关于如上所述构造的激光放大装置的动作。通过使未图示的电源、冷却装置及控制装置运转，作为激发源的半导体激光器14射出作为钇的激发光、波长为915纳米的激光。该激发光通过作为光学元件的透镜11，根据特定的数值孔径(NA)集光，从传送激发光的激发光波导路即第一波导路31的两端射入，进行传播。

[0079] 由于第一波导路31在光轴方向上，其截面积为逐渐减小的圆锥形状，因此，与沿激光光轴具有同一截面的圆柱状波导路比较，能够获得较大的数值孔径(NA)。

[0080] 若第一波导路31的折射率和包围第一波导路31的第三波导路35的折射率分别为n31和n35，在n31＜n35时，激发光在第一波导路31内传播，同时，射入第三波导路35。此时，由于第一波导路31为逐渐减小的圆锥形状，因此，激发光随着在第一波导路31内传播，慢慢增大向第三波导路35的射入角。

[0081] 据此，与沿激光光轴方向具有同一截面的圆柱状波导路相比，在较短的距离之间，激发光射入到第三波导路35。若外层36和第三波导路35的折射率分别为n36、n35，那么在n36＜n35时，激发光一边被封入第三波导路35中，一边在第三波导路中进行多重反射，进行传播。

[0082] 若第二波导路32的包层34和第三波导路35的折射率分别为n32、n35，那么在n32＞n35时，在第三波导路35中传播的激发光的一部分，射入包层34，一边被封入第二波导路32，一边在第二波导路32中进行多重反射，进行传播。

[0083] 芯子33和第二波导路32的包层34的折射率分别为n33、n32，那么在n33＞n32时，在第二波导路32中传播的激发光的一部分，射入芯子33。此时，在第二波导路32的包层34内反复多重反射的过程中，全部激发光被芯子33吸收，激发作为激光介质的钇。

[0084] 即，射入第一波导路31的激发光，在该吸收过程中，一边在第二波导路32中减弱，一边进行传播，不久，芯子33中的钇被吸收，激发钇。另一方面，成为激光放大的种(seed)的种光(seed light)，从第二波导路32的端面射入。射入的种光通过激发被放大，从第二波导路32的另一端射出。

[0085] 另外，实施方式三中，将第二波导路32的截面形状做成D字状，但是，也可以为矩形状。另外，与实施方式一同样地，也可以在第三波导路中采用与折射率匹配剂不同的液体状的折射率匹配液。

[0086] 如上所述，通过采用以在具有传送单模的芯子的第二波导路32和沿传送激发光的光轴方向、其截面逐渐减小的圆锥形状的第一波导路31内，激发光能够射入芯子的方式构成的光放大光纤30，能够提供射出高输出、高光束质量的激光的激光放大装置。

[0087] (实施方式四)

[0088] 图4A为使用了实施方式四的光放大光纤的光放大方法和激光放大装置的说明图，图4B为图4A的按4B-4B箭头所视的截面图，图4C为图4A的按4C-4C箭头所视的截面图。实施方式四中，关于与实施方式三同样的构造，赋予同一符号。

[0089] 与实施方式三不同之处在于：在激光光轴方向上倾斜第一波导路31这点，和与之配合使第三波导路45的形状不同这点。另外，为了使激发光从第一波导路31的正面射入，沿激光光轴方向倾斜半导体激光器14和透镜11这一点也与实施方式三不同。

[0090] 图4A、图4B中，第一波导路31和第二波导路32之间的最小间距h，在光放大光纤40中，以在激光光轴方向上达到一定的方式，使第一波导路31倾斜到激光光轴方向上从而配置。即，第一波导路31构成其截面形状为沿光轴方向逐渐减小的圆锥形状。另外，在激光光轴方向上倾斜半导体激光器14和透镜11，使激发光从第一波导路31的正面射入。

[0091] 关于如上所述构造的激光振荡装置的动作进行说明。从作为激发源的半导体激光器14射出的激发光在第一波导路31中传播，同时，射入第三波导路45。此时，由于第一波导路31的截面积为在光轴方向上逐渐减小的圆锥形状，且，与第二波导路32的最小间隔h保持一定，因此，激发光即使在第一波导路31中传播，其能量也不减弱，被高效率地封入第二波导路32中，能够激发钇。另一方面，成为激光放大的种(seed)的种光(seed light)，从第二波导路32的端面射入。射入的种光，通过上述激发被放大，从第二波导路32的另一端面射出。

[0092] 另外，外层36接触的周围的介质为空气。可是，也可以在外层36的外周设置具有比其折射率n36小的折射率的例如树脂层。

[0093] 如上所述，通过采用以激发光能够在具有传送单模的芯子的波导路和传送激发光的逐渐减小的圆锥形状波导路内射入芯子的方式构造的光纤，可以提供射出高输出、高光束质量的激光放大装置。

[0094] (实施方式五)

[0095] 图5为使用了实施方式五的光放大光纤的激光振荡方法和光放大方法、以及激光装置的说明图。其特征在于：将激光振荡装置51、激光放大装置52以及激光放大装置53串联连接，做成多段化构造。在激光振荡装置51上具有终段镜12及输出镜13，但是在激光放大装置52、53上不具有这些镜子。

[0096] 下面，关于如上所述构造的激光振荡装置，说明其动作。从作为激发源的半导体激光器15射出，波长为808纳米的激发光由光纤16引导，射入光放大光纤28。其后，和作为反馈单元的终段镜12和输出镜13一起，射出波长为1064纳米的激光。进而，该激光射入下一段的光放大光纤28b即未图示的第二波导路。该射入的激光通过半导体激光器15b放大，射入下一段光放大光纤28c的未图示的第二波导路。该射入的激光通过半导体激光器15c放大，射出。

[0097] 另外，使从激光振荡装置51射出的激光射入下一段激光放大装置52的光放大光纤28b的第二波导路的方法，或者，进而射入下一段激光放大装置53的光放大光纤28c的第二波导路的方法，可以采用使用了透镜的空间传送或者光纤传送。此时，将光纤16b的一端连接在激光振荡装置51上，另一端连接在激光放大装置52上。最好是，如果将它们熔接连接，则连接的可靠性进一步提高。另外，也可以构成为将光纤16c的一端连接在激光放大装置52上，将其另一端连接在激光放大装置53上。

[0098] 另外，也可以构成为以构成激光振荡装置51和激光放大装置52、53的第二波导路为基本设置的激光振荡装置。另外，通过将实施方式五的激光装置搭载在激光加工装置上，集中射出光，能够进行焊接或切断等激光加工，能够提供激光加工装置，因此，可以作为各种生产设备使用。

[0099] 如上所述，使激发光在具有传送单模的芯子的第二波导路和传送激发光的第一波导路内能够射入芯子，将使用光纤16、16b、16c的激光振荡装置51和激光放大装置52、53串联连接，这样，能够提供射出高输出、高光束质量的激光的激光装置。

[0100] (实施方式六)

[0101] 图6A为使用了实施方式六的光放大光纤的激光振荡方法和激光装置的说明图，图6B为图6A的按6B-6B箭头所视的截面图。实施方式六与实施方式一、实施方式二不同之处在于：光放大光纤60具有四条传送激发光的第一波导路21，它们包围住第二波导路62这样构造。而且，在添加了产生激光的激光介质即钕的芯子63的一端设置反射激光的FBG(光纤布拉格光栅)，在其另一端设置透过一部分激发光的FBG(光纤布拉格光栅)这一点也不同。

[0102] 下面，关于如上所述构造的激光振荡装置的动作进行说明。从具有光纤的半导体激光器15射出的激发光，在光纤16内传播，射入第一波导路21。在第一波导路21内传播的同时，射入第三波导路65。在第三波导路65内重复多重反射的过程中，射入光被第二波导路62吸收，激发钕。通过激发产生的光，通过设置在芯子63的两端的FBG和传送单模的芯子63，进行多重放大反馈和模式选择，成为单模激光，从光放大光纤60的端面射出。

[0103] 另外，将四条第一波导路21的形状、折射率都做成相同的，但也可以使他们互不相同。总之，四条第一波导路21的折射率n1设定比第三波导路65的折射率n4小。另外，四条第一波导路21也可以对于芯子63不等距离配置。

[0104] 如上所述，通过采用以激发光在具有传送单模的芯子63的第二波导路62和传送激发光的多条第一波导路21内能够射入芯子63的方式构造的光放大光纤60，可以提供能够高效率地射出高输出、高光束质量的激光的激光振荡装置。

[0105] (实施方式七)

[0106] 图7A为使用了实施方式七的光放大光纤的激光振荡方法和激光振荡装置的说明图，图7B为图7A的按7B-7B箭头所视的截面图，图7C为图7A的按7C-7C箭头所视的截面图。

[0107] 图7A、图7B及图7C中表示作为各个波长为808纳米的激发光激发源的半导体激光器95a、95b及95c。另外，表示传送激发光的激发光传送光纤77a、77b及77c。还表示激发光传送光纤芯子77d、77e及77f。

[0108] 另外，关于光放大光纤70，其一部分中含有作为激光介质的钕。在光放大光纤70的长度方向上形成传送激发光的空走区域81a、81b及81c，另外，构成将激发光注入具有激光介质的波导路的注入区域82a及82b。

[0109] 空走区域81a、81b及81c为传送激发光的激发光波导路。这些激发光波导路由石英玻璃制成，具有：具有激发光传送光纤芯子73的第一波导路71；以玻璃为母材，吸收激发光产生激光的第二波导路72、由紫外线硬化树脂制成，封入激发光的第三波导路75和在第三波导路75的周围，由玻璃制成，提高激发光的封入效率的外层76。

[0110] 注入区域82a，82b由吸收激发光产生激光的第二波导路72、封入激发光的第三波导路75以及提高第三波导路75的封入效率的外层76。

[0111] 另外，关于第二波导路72，在其内部添加作为激光介质的钕，由传送单模的芯子73和封入激光的玻璃母材的包层74构成。

[0112] 这里，若第一波导路71、第二波导路72的包层74、芯子73、第三波导路75以及外层76的折射率分别为n71、n72、n73、n74及n75，则使其具有这样的关系：n75＜n71＜n74＜n72＜n73。

[0113] 另一方面，在芯子73的两端，具有使在芯子73产生的激光反馈的高反射FBG78和使一部分激光透过的透过FBG79。

[0114] 激发光传送光纤77a、77b及77c贯通外层76，激发光传送光纤芯子77d、77e及77f连接在第三波导路75上。

[0115] 激发光传送光纤芯子77d、77e及77f在它们之间以规定间隔配置，其中，激发光传送光纤芯子77e和激发光传送光纤芯子77f相对置。

[0116] 关于如上所述构造的激光振荡装置，说明其动作。从半导体激光器95a射出的波长为808纳米的激光，在激发光传送光纤77a和激发光传送光纤芯子77d内传送，在光放大光纤70的空走区域81a射入第三波导路75。

[0117] 射入第三波导路75的激发光，射入光放大光纤70的注入区域82a，在此，若外侧76和第三波导路75的折射率分别为n76和n75，则由于具有n76＜n75的关系，所以，激发光被封入第三波导路75中，在第三波导路75中一边进行多重反射，一边进行传播。

[0118] 在第三波导路75中传播的激发光的一部分，若第二波导路72的包层74和第三波导路75的折射率分别为n72及n75，则由于具有n72＞n75的关系，所以，在第三波导路75中传播的激发光的一部分射入包层74，被封入第二波导路72中，在第二波导路72中一边进行多重反射，一边进行传播。

[0119] 若芯子73和第二波导路72的包层74的折射率分别为n73和n72，则由于具有n73＞n72的关系，所以，在第二波导路72中传播的激发光的一部分射入芯子73。

[0120] 即，在空走区域81a中，激发光全部存在于第三波导路75中，另一方面，在注入区域82a，存在于第三波导路75和第二波导路72中。

[0121] 同样地，从半导体激光器95射出的波长为915纳米的激光，沿激发光传送光纤77b和激发光传送光纤芯子77e传送，在光放大光纤70的空走区域81b中射入第三波导路75。

[0122] 射入第三波导路75的激发光，射入光放大光纤70的注入区域82b，这里，若外层76和第二波导路72的包层74的折射率分别为n76，n72，则由于具有n76＜n72的关系，因此，激发光的一部分一边被封入第三波导路75，一边在第三波导路75中进行多重反射，进行传播。即，在射入第三波导路75的激发光一边传播，一边移动到第二波导路72时，只能设置在第三波导路中不存激发光的空走区域。

[0123] 在第三波导路75中传播的激发光的一部分，若第二波导路72的包层74、第三波导路75的折射率分别为n72及n75，则由于具有n72＞n75的关系，因此，在第三波导路75中传播的激发光的一部分射入包层74，被封入第二波导路72，在第二波导路72中一边进行多重反射一边进行传播。

[0124] 芯子73和第二波导路72的包层74的折射率分别为n73和n72，则由于具有n73＞n72的关系，所以，在第二波导路72中传播的激发光的一部分射入芯子73。

[0125] 即，在空走区域81b，激发光全部存在于第三波导路75，另一方面，在注入区域82b，存在于第三波导路75和第二波导路72。

[0126] 另外，从半导体激光器95c射出的波长为808纳米的激光，沿激发光传送光纤77c和激发光传送光纤芯子77f传送，在光放大光纤70的空走区域81c，射入在第三波导路75。

[0127] 射入在第三波导路75的激发光射入光放大光纤70的注入区域82b。这里，若外层76和第三波导路75的折射率分别为n76、n75，则由于具有n76＜n75的关系，因此，激发光被封入第三波导路75，在第三波导路75中一边进行多重反射，一边进行传播。

[0128] 若第二波导路72和第三波导路75的折射率分别为n72、n75，则由于具有n72＞n75的关系，因此，在第三波导路75中传播的激发光的一部分射入包层74，被封入第二波导路72，在第二波导路72中一边进行多重反射，一边进行传播。

[0129] 若芯子73和第二波导路72的包层74的折射率分别为n73、n72，则由于具有n73＞n72的关系，因此，在第二波导路72中传播的激发光的一部分射入芯子73。

[0130] 即，在空走区域81c中，激发光全部存在于第三波导路75中，另一方面，在注入区域82b中，存在于第三波导路75和第二波导路72中。

[0131] 如上所述，从半导体激光器95a、95b及95c射出的各激发光射入芯子73，激发添加在芯子73中的钕。通过激发产生的光，通过设置在芯子73的两端的、使激光反馈的高反射FBG78和透过一部分激光的FBG79、以及传送单模的芯子73，进行多重放大反馈和模式选择，成为波长为1064纳米的单模激光，从光放大光纤70射出。

[0132] 另外，激光从光放大光纤70的一端射出，但是，通过将高反射FBG78做成一部分透过型，也可以设计成从激光从两端射出的方式，将一端的输出作为输出或波长监控器使用。

[0133] 另外，本实施方式7中，在光放大光纤的端部设置FBG，但将FBG设置在注入区域中，将该注入区域新分成注入区域、空走区域和注入区域的三个区域，也可作为由相对的高反射FBG和透过FBG构成的激光振荡区域和其他激光放大区域中形成的激光装置。

[0134] 如上所述，通过以设置空走区域和注入区域，在具有传送单模的芯子的第二波导路72和传送激发光的第一波导路71中，能够将激发光射入芯子的方式包含的光放大光纤70，可以提供射出高输出、高光束质量的激光的激光振荡装置。

[0135] 产业上的可利用性

[0136] 本发明的光放大光纤和使用其的光放大方法、激光振荡方法、激光放大装置和激光振荡装置、使用了激光振荡装置的激光装置和激光加工机，作为射出高输出、高光束质量的激光的激光装置等，产业上的实用性高。