特許 6334952 光パワーモニタ装置、ファイバレーザおよび光パワーモニタ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6334952

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】光パワーモニタ装置、ファイバレーザおよび光パワーモニタ方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/063 20060101AFI20180521BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20180521BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20180521BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20180521BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   H01S3/063

   G02B6/42

   H01L31/02 D

   B23K26/00 M

   B23K26/064 K

【請求項の数】8

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-33337(P2014-33337)

(22)【出願日】2014年2月24日

(65)【公開番号】特開2015-159195(P2015-159195A)

(43)【公開日】2015年9月3日

【審査請求日】2016年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】柏木 正浩

【審査官】 百瀬 正之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１８６３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８７１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０７３９５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１４６７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７４５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３２２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９２６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３２６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２４７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９８５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３１７６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７９６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５１６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７１３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１１２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００８７６９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１２２５６６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ３／００−３／３０

Ｇ０２Ｂ ６／２６−６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２−６／４３

Ｂ２３Ｋ ２６／００−２６／７０

Ｈ０１Ｌ ３１／０２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ装置において、
第１光ファイバと、
接続部にて前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバを伝播する前進光の出力側に位置する第２光ファイバと、
前記接続部、および前記第２光ファイバの前記接続部から所定範囲の領域を覆い、屈折率が前記第２光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層と、
前記第２光ファイバの前記低屈折率樹脂層にて覆われている領域および前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を覆い、屈折率が前記第２光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層と、
前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側の端部の位置に光入射部が配置され、前記第２光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂層を通過して前記光入射部から入射した光を検出する前記光検出手段とを備え、
前記光検出手段の前記光入射部は、前記光入射部の前記接続部側の端部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の出力側の前記端部と一致する位置、または、前記光入射部の少なくとも一部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の出力側の前記端部と一致する位置に配置されていることを特徴とする光パワーモニタ装置。

【請求項2】

光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ装置において、
第１光ファイバと、
接続部にて前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバを伝播する前進光の出力側に位置する第２光ファイバと、
前記接続部、および前記第１光ファイバの前記接続部から所定範囲の領域を覆い、屈折率が前記第１光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層と、
前記第１光ファイバの前記低屈折率樹脂層にて覆われている領域および前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を覆い、屈折率が前記第１光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層と、
前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の入力側の端部の位置に光入射部が配置され、前記第１光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂層を通過して前記光入射部から入射した光を検出する光検出手段とを備え、
前記光検出手段の前記光入射部は、前記光入射部の前記接続部側の端部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の入力側の前記端部と一致する位置、または、前記光入射部の少なくとも一部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の入力側の前記端部と一致する位置に配置されていることを特徴とする光パワーモニタ装置。

【請求項3】

光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ装置において、
第１光ファイバと、
接続部にて前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバを伝播する前進光の出力側に位置する第２光ファイバと、
前記接続部、並びに前記接続部から前記第１および第２光ファイバの所定範囲の領域を覆い、屈折率が前記第１および前記第２光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層と、
前記第１および第２光ファイバの前記低屈折率樹脂層にて覆われている領域および前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を覆い、屈折率が前記第１および前記第２光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層と、
前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側の端部の位置に光入射部が配置され、前記第２光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂層を通過して前記光入射部から入射した光を検出する第１の光検出手段と、
前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の入力側の端部の位置に光入射部が配置され、前記第１光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂層を通過して前記光入射部から入射した光を検出する第２の光検出手段とを備え、
前記第１の光検出手段の前記光入射部は、前記光入射部の前記接続部側の端部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の出力側の前記端部と一致する位置、または、前記光入射部の少なくとも一部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の出力側の前記端部と一致する位置に配置され、
前記第２の光検出手段の前記光入射部は、前記光入射部の前記接続部側の端部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の入力側の前記端部と一致する位置、または、前記光入射部の少なくとも一部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の入力側の前記端部と一致する位置に配置されていることを特徴とする光パワーモニタ装置。

【請求項4】

補強部材を備え、
前記高屈折率樹脂層は、前記低屈折率樹脂層を覆い、前記補強部材に設けられ、
前記補強部材は、前記高屈折率樹脂層を介して前記低屈折率樹脂層と対向する面が光吸収面となっており、前記高屈折率樹脂層を介して前記低屈折率樹脂層と対向しない面が光反射面となっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光パワーモニタ装置。

【請求項5】

増幅媒体として機能する前段光ファイバと、前記前段光ファイバから出力された光を伝送する伝送媒体として機能する後段光ファイバとを備えたファイバレーザであって、
上記後段光ファイバに請求項１から４のいずれか１項に記載の光パワーモニタ装置が挿入されていることを特徴とするファイバレーザ。

【請求項6】

光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ方法において、
第１および第２光ファイバの接続部、並びに前進光の出力側に位置する前記第２光ファイバの前記接続部から所定範囲の領域を、屈折率が前記第２光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層にて覆う工程と、
前記第２光ファイバの前記低屈折率樹脂層にて覆われている領域および前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を、屈折率が前記第２光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層にて覆う工程と、
前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側の端部の位置に前記光検出手段の光入射部を配置し、前記第２光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂層を通過して前記光入射部から入射した光を前記光検出手段によって検出する工程とを含み、
前記光検出手段の前記光入射部を、前記光入射部の前記接続部側の端部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の出力側の前記端部と一致する位置、または、前記光入射部の少なくとも一部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の出力側の前記端部と一致する位置に配置することを特徴とする光パワーモニタ方法。

【請求項7】

光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ方法において、
第１および第２光ファイバの接続部、並びに前進光の入力側に位置する前記第１光ファイバの前記接続部から所定範囲の領域を、屈折率が前記第１光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層にて覆う工程と、
前記第１光ファイバの前記低屈折率樹脂層にて覆われている領域および前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を、屈折率が前記第１光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層にて覆う工程と、
前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の入力側の端部の位置に前記光検出手段の光入射部を配置し、前記第１光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂層を通過して前記光入射部から入射した光を前記光検出手段によって検出する工程とを含み、
前記光検出手段の前記光入射部を、前記光入射部の前記接続部側の端部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の入力側の前記端部と一致する位置、または、前記光入射部の少なくとも一部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の入力側の前記端部と一致する位置に配置することを特徴とする光パワーモニタ方法。

【請求項8】

光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ方法において、
第１光ファイバと前記第１光ファイバに対して前記第１光ファイバを伝播する前進光の出力側に接続されている第２光ファイバとの接続部、並びに前記接続部から前記第１および第２光ファイバの所定範囲の領域を、屈折率が前記第１および第２光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層にて覆う工程と、
前記第１および第２光ファイバの前記低屈折率樹脂層にて覆われている領域および前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を、屈折率が前記第１および第２光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層にて覆う工程と、
前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側の端部の位置に第１の光検出手段の光入射部を配置し、前記第２光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂層を通過して前記光入射部から入射した光を前記第１の光検出手段によって検出する工程と、
前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の入力側の端部の位置に第２の光検出手段の光入射部を配置し、前記第１光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂層を通過して前記光入射部から入射した光を前記第２の光検出手段によって検出する工程とを含み、
前記第１の光検出手段の前記光入射部を、前記光入射部の前記接続部側の端部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の出力側の前記端部と一致する位置、または、前記光入射部の少なくとも一部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の出力側の前記端部と一致する位置に配置し、
前記第２の光検出手段の前記光入射部を、前記光入射部の前記接続部側の端部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の入力側の前記端部と一致する位置、または、前記光入射部の少なくとも一部が、前記低屈折率樹脂層における前記前進光の入力側の前記端部と一致する位置に配置することを特徴とする光パワーモニタ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバから漏れ出した光のパワーを測定する光パワーモニタ装置および光パワーモニタ方法に関する。また、そのような光パワーモニタ装置を備えたファイバレーザに関する。

【背景技術】

【0002】

ファイバレーザは、近年の高出力化に伴い、レーザ加工分野において用いられるようになっている。

【0003】

ここで、ファイバレーザの出力光パワーは、励起光パワーの低下や光ファイバでの損失増加などで低下することがある。また、ファイバレーザによる加工中に、加工対象物（レーザ光の被照射体）からの反射光がファイバレーザに戻る場合がある。この場合、出力光の発振状態が不安定になり、出力光パワーが変動することがある。すなわち、ファイバレーザの出力光パワーは、図９に示すように、被照射体からの反射光の影響を受けて変動することがある。したがって、上記のいずれの場合にも出力光パワーが本来のパワーから変化するため、加工特性が劣化する。

【0004】

そこで、ファイバレーザでは、光パワーモニタ装置により出力光パワーをモニタすることが必要である。例えば、出力光パワーの変動が生じた場合に、モニタした出力光パワーに応じて光ファイバに入射させる光の強度を調整するなど、出力光パワーの変動に対処する。

【0005】

上記光パワーモニタ装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。図１０は、特許文献１に記載されている光パワーモニタ装置の要部を示す模式図である。

【0006】

図１０に示すように、従来の光パワーモニタ装置１０１においては、光ファイバＦ１，Ｆ２が接続部１１３にて接続されている。これら光ファイバＦ１，Ｆ２は、高屈折率樹脂層１１４により覆われた状態にて、補強部材１１５に設けられている。

【0007】

光ファイバＦ１，Ｆ２を覆う高屈折率樹脂層１１４の周りには、反射光検出器１１６および出力光検出器１１７が配置されている。反射光検出器１１６は、光ファイバＦ２内を入力方向（被照射体から遠ざかる方向）に伝播する後進光のうち、接続部１１３から漏れ出した漏れ光のパワーを検出するためのものであり、接続部１１３に対して後進光の伝播方向の下流側に配置される。一方、出力光検出器１１７は、光ファイバＦ１内を出力方向（光源から遠ざかる方向）に伝播する前進光のうち、接続部１１４から漏れ出した漏れ光のパワーを検出するためのものであり、接続部１１３に対して前進光の伝播方向の下流側に配置される。反射光検出器１１６にて検出される漏れ光のパワーは、本来、ファイバレーザへ再入射する被照射体からの反射光のパワーに比例し、出力光検出器１１７にて検出される漏れ光のパワーは、本来、ファイバレーザからの出力光のパワーに比例する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１３−１７４５８３号公報（２０１３年９月５日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記従来の構成では、光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１１３付近に反射光および出力光検出器１１６,１１７が配置されているため、次のような問題が生じている。

【0010】

接続部１１３から漏れ出した前進光は、直接、あるいは、例えば補強部材１１５に散乱されて反射光検出器１１６および出力光検出器１１７の双方にて受光される場合がある。同様に、接続部１１３から漏れ出した後進光は、直接、あるいは、例えば補強部材１１５に散乱されて反射光検出器１１６および出力光検出器１１７の双方にて受光される場合がある。この場合、光パワーモニタ装置１０１での反射光の測定結果は、前進光の一部が反射光検出器１１６に入射することにより、反射光が存在しない場合であっても反射光が存在することを示すものとなる。また、光パワーモニタ装置１０１での出力光の測定結果は、後進光の一部が出力光検出器１１７に入射することにより、実際の出力光のパワーよりも大きい値を示すものとなる。このため、ファイバレーザへの反射光パワーおよびファイバレーザからの出力光パワーを正確に測定することができない。

【0011】

この場合、ファイバレーザが、レーザ光の被照射体からの反射光が存在すると動作を停止させる機能、あるいは出力光パワーが所定以上であると動作を停止させる機能を備えていれば、ファイバレーザが誤動作することになる。

【0012】

一方、反射光および出力光検出器１１６，１１７への上記のような誤検出を生じる光の入射を防止するためには、反射光および出力光検出器１１６，１１７を接続部１１３から離して配置することが考えられる。しかしながら、そのような構成では、直接光による影響は低減できるものの、散乱光による影響は低減し難い。また、そのような構成では、図１１に示すように、反射光および出力光検出器１１６，１１７の受光パワー自体が減少するため、ノイズによる悪影響を受けやすくなり、光パワーモニタ装置の検出精度が低下する。

【0013】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバを伝播する光のパワーを正確に測定することができる光パワーモニタ装置、ファイバレーザおよび光パワーモニタ方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の課題を解決するために、本発明の光パワーモニタ装置は、光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ装置において、第１光ファイバと、接続部にて前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバを伝播する前進光の出力側に位置する第２光ファイバと、前記接続部、および前記第２光ファイバの前記接続部から所定範囲の領域を覆い、屈折率が前記第２光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層と、前記第２光ファイバの少なくとも前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を覆い、屈折率が前記第２光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層と、前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側（前進光の進行方向側）の端部の位置、または前記端部から前進光の出力側へ遠ざかった位置に光入射部が配置され、前記第２光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂を通過して前記光入射部から入射した光を検出する前記光検出手段とを備えていることを特徴としている。

【0015】

上記の構成によれば、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続部は、屈折率が前記第２光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層に覆われている。このため、接続部において第１光ファイバのコアから第２光ファイバのクラッドへと漏れ出した前進光の大部分（低屈折率樹脂層への入射角が臨界角よりも大きくなる成分）は、接続部の近傍において、第２光ファイバのクラッドから漏れ出すことなく、第２光ファイバのクラッド内を伝播する。

【0016】

さらに、上記の構成によれば、第２光ファイバの低屈折率樹脂層に覆われていない領域が、屈折率が第２光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層に覆われている。このため、接続部の近傍において、第２光ファイバのクラッド内を伝播した前進光は、第２光ファイバのクラッドから漏れ出すことなく、低屈折率樹脂層が途切れた部分以降の領域において第２光ファイバのクラッドから高屈折率樹脂層へと漏れ出す。

【0017】

さらに、上記の構成によれば、第１および第２光ファイバの軸方向において低屈折率樹脂層の前進光の出力側の端部と同じ位置、または、この端部から前進光の出力側へ遠ざかった位置に光検出手段の光入射部が配置されている。このため、低屈折率樹脂層が途切れた部分以降の領域において第２光ファイバのクラッドから高屈折率樹脂層へ漏れ出した前進光は、十分に光検出手段に入射する。

【0018】

このため、光検出手段の光入射部は、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続部から離れて配置されている場合であっても、この接続部において第１光ファイバのコアから第２光ファイバのクラッドへと漏れ出した前進光を十分に受光することができる。これにより、出力光パワーの測定において、ノイズによる悪影響を回避することができる。

【0019】

また、光検出手段の光入射部は、第１および第２光ファイバの軸方向における、低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側（前進光の進行方向側）の端部の位置、または前記端部から前進光の出力側へ遠ざかった位置に光入射部が配置されているので、前記接続部において第２光ファイバのコアから第１光ファイバのクラッドへと漏れ出した後進光の一部分（低屈折率樹脂層への入射角が臨界角よりも小さくなる成分）が接続部の近傍において第１光ファイバのクラッドから漏れ出したとしても、漏れ出した後進光、および、漏れ出した後進光が周囲の部材に散乱されて生じる散乱光は、光検出手段により受光され難い。

【0020】

これにより、漏れ出した後進光が影響して出力光パワーの測定結果が実際の出力光パワーよりも大きくなる事態を防止することができる。この結果、出力光パワーを正確に測定することができる。

【0021】

本発明の光パワーモニタ方法は、光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ方法において、第１および第２光ファイバの接続部、並びに前進光の出力側に位置する前記第２光ファイバの前記接続部から所定範囲の領域を、屈折率が前記第２光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層にて覆う工程と、前記第２光ファイバの少なくとも前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を、屈折率が前記第２光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層にて覆う工程と、前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側（前進光の進行方向側）の端部の位置、または前記端部から前進光の出力側へ遠ざかった位置に前記光検出手段の光入射部を配置し、前記第２光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂を通過して前記光入射部から入射した光を前記光検出手段によって検出する工程とを備えていることを特徴としている。

【0022】

上記の構成によれば、上記の光パワーモニタ装置と同様の作用効果を奏する。

【0023】

上記の課題を解決するために、本発明の光パワーモニタ装置は、光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ装置において、第１光ファイバと、接続部にて前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバを伝播する前進光の出力側に位置する第２光ファイバと、前記接続部、および前記第１光ファイバの前記接続部から所定範囲の領域を覆い、屈折率が前記第１光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層と、前記第１光ファイバの少なくとも前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を覆い、屈折率が前記第１光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層と、前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の入力側（前進光の進行方向側とは反対方向側）の端部の位置、または前記端部から前進光の入力側へ遠ざかった位置に光入射部が配置され、前記第１光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂を通過して前記光入射部から入射した光を検出する光検出手段とを備えていることを特徴としている。

【0024】

上記の構成によれば、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続部は、屈折率が前記第１光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層に覆われている。このため、接続部において第２光ファイバのコアから第１光ファイバのクラッドへと漏れ出した後進光の大部分（低屈折率樹脂層への入射角が臨界角よりも大きくなる成分）は、接続部の近傍において、第１光ファイバのクラッドから漏れ出すことなく、第１光ファイバのクラッド内を伝播する。

【0025】

さらに、上記の構成によれば、第１光ファイバの低屈折率樹脂層に覆われていない領域が、屈折率が第１光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層に覆われている。このため、接続部の近傍において、第１光ファイバのクラッド内を伝播した後進光は、第２光ファイバのクラッドから漏れ出すことなく、低屈折率樹脂層が途切れた部分以降の領域において第１光ファイバのクラッドから高屈折率樹脂層へと漏れ出す。

【0026】

さらに、上記の構成によれば、第１および第２光ファイバの軸方向において低屈折率樹脂層の前進光の入力側（後進光の出力側）の端部と同じ位置、または、この端部から前進光の入力側へ遠ざかった位置に光検出手段の光入射部が配置されている。このため、低屈折率樹脂層が途切れた部分以降の領域において第１光ファイバのクラッドから高屈折率樹脂層へ漏れ出した前進光は、十分に光検出手段に入射する。

【0027】

このため、光検出手段の光入射部は、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続部から離れて配置されている場合であっても、この接続部において第２光ファイバのコアから第１光ファイバのクラッドへと漏れ出した後進光を十分に受光することができる。これにより、反射光パワーの測定において、ノイズによる悪影響を回避することができる。

【0028】

また、光検出手段の光入射部は、第１および第２光ファイバの軸方向における、低屈折率樹脂層の端部であって前進光の入力側（前進光の進行方向側とは反対方向側）の端部の位置、または前記端部から前進光の入力側へ遠ざかった位置に配置されているので、前記接続部において第１光ファイバのコアから第２光ファイバのクラッドへと漏れ出した前進光の一部分（低屈折率樹脂層への入射角が臨界角よりも小さくなる成分）が接続部の近傍において第２光ファイバのクラッドから漏れ出したとしても、漏れ出した前進光、および、漏れ出した前進光が周囲の部材に散乱されて生じる散乱光は、光検出手段により受光され難い。

【0029】

これにより、漏れ出した前進光が影響して反射光パワーの測定結果が実際の反射光パワーよりも大きくなる事態や、反射光が存在しない場合にも反射光が検出される事態を防止することができる。この結果、反射光パワーを正確に測定することができる。

【0030】

本発明の光パワーモニタ方法は、光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ方法において、第１および第２光ファイバの接続部、並びに前進光の入力側に位置する前記第１光ファイバの前記接続部から所定範囲の領域を、屈折率が前記第１光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層にて覆う工程と、前記第１光ファイバの少なくとも前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を、屈折率が前記第１光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層にて覆う工程と、前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の入力側（前進光の進行方向側とは反対方向側）の端部の位置、または前記端部から前進光の入力側へ遠ざかった位置に前記光検出手段の光入射部を配置し、前記第１光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂を通過して前記光入射部から入射した光を前記光検出手段によって検出する工程とを備えていることを特徴としている。

【0031】

上記の構成によれば、上記の光パワーモニタ装置と同様の作用効果を奏する。

【0032】

上記の課題を解決するために、本発明の光パワーモニタ装置は、光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ装置において、第１光ファイバと、接続部にて前記第１光ファイバに接続され、前記第１光ファイバを伝播する前進光の出力側に位置する第２光ファイバと、前記接続部、並びに前記接続部から前記第１および第２光ファイバの所定範囲の領域を覆い、屈折率が前記第１および前記第２光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層と、前記第１および第２光ファイバの少なくとも前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を覆い、屈折率が前記第１および前記第２光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層と、前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側の端部の位置、または前進光の出力側の前記端部から前進光の出力側へ遠ざかった位置に光入射部が配置され、前記第２光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂を通過して前記光入射部から入射した光を検出する第１の光検出手段と、前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の入力側の端部の位置、または前進光の入力側の前記端部から前進光の入力側へ遠ざかった位置に光入射部が配置され、前記第１光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂を通過して前記光入射部から入射した光を検出する第２の光検出手段とを備えていることを特徴としている。

【0033】

上記の構成によれば、上記の各光パワーモニタ装置と同様、漏れ出した後進光が影響して出力光パワーの測定結果が実際の出力光パワーよりも大きくなる事態を防止することができる。この結果、出力光パワーを正確に測定することができる。

【0034】

本発明の光パワーモニタ方法は、光ファイバの側面から漏れ出した光のパワーを光検出手段によって測定する光パワーモニタ方法において、第１光ファイバと前記第１光ファイバに対して前記第１光ファイバを伝播する前進光の出力側に接続されている第２光ファイバとの接続部、並びに前記接続部から前記第１および第２光ファイバの所定範囲の領域を、屈折率が前記第１および第２光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さい低屈折率樹脂層にて覆う工程と、前記第１および第２光ファイバの少なくとも前記低屈折率樹脂層にて覆われていない領域を、屈折率が前記第１および第２光ファイバのクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層にて覆う工程と、前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側の端部の位置、または前記前進光の出力側の端部から前進光の出力側へ遠ざかった位置に第１の光検出手段の光入射部を配置し、前記第２光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂を通過して前記光入射部から入射した光を前記第１の光検出手段によって検出する工程と、前記第１および第２光ファイバの軸方向における、前記低屈折率樹脂層の端部であって前進光の入力側の端部の位置、または前進光の入力側の前記端部から前進光の入力側へ遠ざかった位置に第２の光検出手段の光入射部を配置し、前記第１光ファイバのクラッドから漏れ出し、前記高屈折率樹脂を通過して前記光入射部から入射した光を前記第２の光検出手段によって検出する工程とを備えていることを特徴としている。

【0035】

上記の構成によれば、上記の光パワーモニタ装置と同様の作用効果を奏する。

【0036】

上記の光パワーモニタ装置は、補強部材を備え、前記高屈折率樹脂層は、前記低屈折率樹脂層を覆い、前記補強部材に設けられ、前記補強部材は、前記高屈折率樹脂層を介して前記低屈折率樹脂層と対向する面が光吸収面となっており、前記高屈折率樹脂層を介して前記低屈折率樹脂層と対向しない面が光反射面となっている構成としてもよい。

【0037】

上記の構成によれば、低屈折率樹脂層の周りの不要な光（例えば第１および第２光ファイバの接続部からの漏れ光）を補強部材の光吸収面によって吸収することがでる。また、低屈折率樹脂層が存在しない領域の光ファイバからの漏れ光を光反射面により反射させて、光検出器に多くの漏れ光を入射させることができる。

【0038】

なお、伝送媒体として機能する後段光ファイバに本発明に係る光パワーモニタ装置が挿入されたファイバレーザも本発明の範疇に含まれる。このようなファイバレーザにおいては、出力光のパワーを従来よりも精度良く測定することができるので、例えば、出力光のパワーを従来よりも精度良くフィードバック制御することが可能になる。

【発明の効果】

【0039】

本発明の構成によれば、光ファイバを伝播する光のパワーを正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明の実施形態に係る光パワーモニタ装置の構成を示す三面図である。

【図2】図１におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。

【図3】図１に示した出力光検出器の受光面における光ファイバの接続部側の端部が、光ファイバの軸方向において低屈折率樹脂層の端部であって前進光の出力側（前進光の進行方向側）の端部と一致する位置に存在する場合の図１におけるＢ−Ｂ’線矢視断面図である。

【図4】図１に示した出力光検出器の受光面の少なくとも一部が、光ファイバの軸方向において低屈折率樹脂層における前進光の出力側の端部と一致する位置に存在する場合の図１におけるＢ−Ｂ’線矢視断面図である。

【図5】図１に示した光パワーモニタ装置の要部を示す模式図である。

【図6】図５に示した光パワーモニタ装置において、低屈折率樹脂層が設けられていない場合の、光ファイバの接続部からの出力光検出器および反射光検出器の距離と出力光検出器および反射光検出器による光パワーモニタ値との関係を示すグラフである。

【図7】図５に示した光パワーモニタ装置において、低屈折率樹脂層の端部からの出力光検出器の距離と出力光検出器による光パワーモニタ値との関係を示すグラフである。

【図8】図１に示した光パワーモニタ装置を含むファイバレーザの構成を示すブロック図である。

【図9】従来のファイバレーザにおけるレーザの被照射体からの反射光パワーと出力光パワーとの関係を示すグラフである。

【図10】従来の光パワーモニタ装置の要部を示す模式図である。

【図11】図１０に示した光パワーモニタ装置における接続部から距離と光検出器の受光パワーとの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0041】

本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本実施の形態では、光パワーモニタ装置がファイバレーザを構成する光ファイバに適用された例について説明する。

【0042】

〔光パワーモニタ装置〕
図１は、本実施の形態の光パワーモニタ装置１の構成を示す三面図（左上：上面図、右上：前側面図（右側面図）、左下：正面図）である。図２は、光パワーモニタ装置１のＡ−Ａ’線矢視断面図である。

【0043】

光パワーモニタ装置１は、光ファイバ（第１および第２光ファイバ）Ｆ１〜Ｆ２の側面（外周面）から漏れ出した光のパワーを測定するものである。光パワーモニタ装置１は、図１および図２に示すように、台座１１、溝付板１２、補強部材１３、蓋板１４、固定ブロック１５、出力光検出器（光検出手段、第１の光検出手段）１６、固定ブロック１７および反射光検出器（光検出手段、第２の光検出手段）１８を備えている。なお、図１の上面図は、光パワーモニタ装置１の内部構造を示すために、蓋板１４を省略して示している。

【0044】

（台座１１）
台座１１は、長方形の板状部材であり、例えば、表面が黒アルマイト処理されたアルミニウム等の金属にて形成されている。台座１１の上には溝付板１２が設けられている。台座１１には、溝付板１２から幅方向（台座１１の表面と平行、かつ光ファイバＦ１〜Ｆ２の軸方向と直交する方向）に迫り出した外縁部に、ネジ穴１１ａが形成されている。光パワーモニタ装置１は、このネジ穴１１ａに設けられるネジによって、ファイバレーザ装置に固定することができる。

【0045】

（溝付板１２）
溝付板１２は、長方形の板状部材であり、例えば、表面が黒アルマイト処理されたアルミニウム等の金属により形成されている。溝付板１２は、上面が台座１１の上面と平行になるように台座１１上に配置され、下面が台座１１の上面に固定（例えば接着）されている。なお、溝付板１２の長手方向（光ファイバＦ１〜Ｆ２の軸方向）の長さは、台座１１の長手方向（光ファイバＦ１〜Ｆ２の軸方向）の長さと同じである。溝付板１２の上面には、溝付板１２の長手方向の一端部から他端部に達する溝部１２ａが形成されている。

【0046】

（補強部材１３）
補強部材１３は、外形が細長い直方体状であり、例えば、アルミニウム等の金属、あるいはネオセラム（登録商標）等の結晶化ガラスにて形成されている。アルミニウム等の金属は良好な光反射機能を有し、ネオセラムは光散乱体として良好な光散乱機能を有する。

【0047】

補強部材１３は、溝付板１２の溝部１２ａと平行となるように溝部１２ａ内に配置されている。補強部材１３の下面は、溝部１２ａの底面に固定（例えば接着）されている。補強部材１３の長さは、溝付板１２の長さよりも短く、幅は溝部１２ａの幅よりも狭くなっている。補強部材１３の上面には、補強部材１３の長手方向の一端部から他端部に達する溝部１３ａが形成されている。

【0048】

（光ファイバＦ１，Ｆ２、低屈折率樹脂層２０、高屈折率樹脂層２１）
補強部材１３の溝部１３ａ内には、端面同士が融着接続された光ファイバＦ１，Ｆ２が配置されている。なお、光ファイバＦ１，Ｆ２では、レーザ光は光ファイバＦ１から光ファイバＦ２に向って伝播するものとする。これら光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９および接続部１９の両側の接続部１９の近傍領域（接続部１９に対する光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向の両側の領域）は、低屈折率樹脂層２０にて覆われている。低屈折率樹脂層２０の屈折率は、光ファイバＦ１，Ｆ２のクラッドの屈折率よりも小さくなっている。

【0049】

なお、補強部材１３がアルミニウムにて形成されている場合、補強部材１３の低屈折率樹脂層２０と対向する面は黒アルマイト処理された面（光吸収面）であることが好ましい。なお、それ以外の面は光反射面となる。この場合には、低屈折率樹脂層２０の周りの不要な光（例えば光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９からの漏れ光）を補強部材１３によって吸収することができる。また、低屈折率樹脂層２０が存在しない領域の光ファイバＦ１，Ｆ２からの漏れ光を反射させて、出力光検出器１６および反射光検出器１８に多くの漏れ光を入射させることができる。

【0050】

補強部材１３の溝部１３ａ内に配置された光ファイバＦ１，Ｆ２および低屈折率樹脂層２０は、溝部１３ａに充填された高屈折率樹脂層２１によって覆われている。高屈折率樹脂層２１の屈折率は、光ファイバＦ１，Ｆ２のクラッドの屈折率以上となっている。

【0051】

なお、光パワーモニタ装置１の製造工程においては、光ファイバＦ１，Ｆ２に低屈折率樹脂層２０となる樹脂をコーティングして硬化させた後、光ファイバＦ１，Ｆ２を補強部材１３の溝部１３ａ内に配置する。次に、高屈折率樹脂層２１となる樹脂を溝部１３ａに充填して硬化させ、高屈折率樹脂層２１にて光ファイバＦ１，Ｆ２および低屈折率樹脂層２０が覆われた状態とする。

【0052】

なお、高屈折率樹脂層２１は、光ファイバＦ１，Ｆ２における少なくとも低屈折率樹脂層２０に覆われていない領域を覆う構成であってもよい。

【0053】

また、高屈折率樹脂層２１は、屈折率が光ファイバＦ１，Ｆ２のクラッドの屈折率以上の透明材料によって代用することができる。例えば、光ファイバＦ１〜Ｆ２のクラッド（最外周クラッド）よりも屈折率の高いガラスは、このような代替物の一例である。なお、高屈折率樹脂層２１は、溝部１２ａに流し込んでから硬化させることができ、予め成形された部材を溝部１２ａに嵌め込む構成と比べて溝部１２ａとの界面に隙間（空気層）を生じ難いという利点がある。

【0054】

補強部材１３の溝部１３ａにおける光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向の両端部には、それぞれ端部樹脂層２２が設けられ、これら端部樹脂層２２により光ファイバＦ１，Ｆ２が補強部材１３に固定されている。また、溝付板１２の溝部１２ａにおける光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向の両端部には、それぞれ端部樹脂層２３が設けられ、これら端部樹脂層２３により光ファイバＦ１，Ｆ２が溝付板１２に固定されている。

【0055】

（蓋板１４）
蓋板１４は、長方形の板状部材であり、例えば、表面が黒アルマイト処理されたアルミニウム等の金属にて形成されている。蓋板１４は、溝部１２ａを覆うように溝付板１２上に配置される。蓋板１４の下面は、溝付板１２の上面（溝部１２ａ以外の部分）に固定（例えば接着）される。これにより、溝部１２ａに入射する外光が遮られ、溝部１２ａ内は暗室状態となる。

【0056】

（出力光検出器１６および反射光検出器１８並びにそれらの配置位置）
出力光検出器１６は、光ファイバＦ２の出力側の端面から出射される出力光のパワーを測定するために、光ファイバＦ１を出力方向（光源から遠ざかる方向）に伝播する前進光の漏れ光を検出するものである。また、反射光検出器１８は、出射端面から光ファイバＦ２に再入射する反射光（被照射体に反射された出力光）のパワーを測定するために、光ファイバＦ２を入力方向（被照射体から遠ざかる方向）に伝播する後進光の漏れ光を検出するものである。このために、出力光検出器１６は、低屈折率樹脂層２０における前進光の出力側の端部以降の領域の光ファイバＦ２の側面からの漏れ光を検出できる位置に配置されている。また、反射光検出器１８は、低屈折率樹脂層２０における前進光の入力側（後進光の出力側）の端部以前の領域の光ファイバＦ１の側面からの漏れ光を検出できる位置に配置されている。

【0057】

具体的には、出力光検出器１６は、光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向において、低屈折率樹脂層２０における、前進光の出力側の端部の位置、または前進光の出力側の端部から前進光の出力側へ遠ざかる位置に配置されている。出力光検出器１６の低屈折率樹脂層２０における前進光の出力側の端部の位置は、図３に示すように、出力光検出器１６の受光面（光入射部）１６ａにおける光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９側の端部が、光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向において低屈折率樹脂層２０における前進光の出力側の端部と一致する位置を含む。また、図６に示すように、出力光検出器１６の受光面１６ａの少なくとも一部が、光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向において低屈折率樹脂層２０における前進光の出力側の端部と一致する位置を含む。なお、図３および図４は、図１におけるＢ−Ｂ’線矢視断面図である。

【0058】

また、反射光検出器１８は、光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向において、低屈折率樹脂層２０における、前進光の入力側の端部の位置、または前進光の入力側の端部から前進光の入力側へ遠ざかる位置に配置されている。反射光検出器１８の低屈折率樹脂層２０における前進光の入力側の端部の位置は、出力光検出器１６の場合と同様、反射光検出器１８の受光面（光入射部）における光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９側の端部が、光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向において低屈折率樹脂層２０の端部と一致する位置を含む。また、出力光検出器１６の場合と同様に、反射光検出器１８の受光面（光入射部）の少なくとも一部が、光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向において低屈折率樹脂層２０における前進光の入力側の端部と一致する位置を含む。

【0059】

出力光検出器１６および反射光検出器１８は、赤外用フォトダイオードであってもよい。

【0060】

本実施の形態において、図１に示すように、出力光検出器１６は固定ブロック１５を介して台座１１に固定され、反射光検出器１８は固定ブロック１７を介して台座１１に固定されている。固定ブロック１５，１７は、例えば、アルミニウム等の金属にて形成されていてもよい。

【0061】

台座１１および溝付板１２には、出力光検出器１６が光ファイバＦ２からの漏れ光を受光できるように、それぞれ開口部１１ｂおよび開口部１２ｂが形成されている。また、補強部材１３が光を透過できない部材である場合、同様に開口部が形成される。このような構成は、反射光検出器１８に対応する位置においても同様である。

【0062】

なお、本実施形態においては、特に、出力光検出器１６および反射光検出器１８の前にレンズ２４を配置し（図２参照）、光ファイバＦ１，Ｆ２の側面から漏れ出した光を効率よく検出できるようにしている。

【0063】

ここで、光パワーモニタ装置１において、低屈折率樹脂層２０のサイズ、並びに出力光検出器１６および反射光検出器１８の配置の一例を示す。低屈折率樹脂層２０は、接続部１９を中心に光ファイバＦ１，Ｆ２の両側（出力側および入力側）に、それぞれ１０ｍｍとしてもよい。また、出力光検出器１６および反射光検出器１８は、例えば接続部１９からそれぞれ２０ｍｍの位置としてもよい。

【0064】

（光パワーモニタ装置１の動作）
上記の構成において、光パワーモニタ装置１の動作について以下に説明する。図５は、図１に示した光パワーモニタ装置１の要部を示す模式図である。なお、図５では、出力光検出器１６および反射光検出器１８を図１に示した位置（光ファイバＦ１，Ｆ２の下方位置）とは反対側の位置（光ファイバＦ１，Ｆ２の上方位置）に配置した状態を示している。

【0065】

図５において、光ファイバＦ１のコア内を伝播する前進光の一部は、接続部１９において光ファイバＦ２のクラッドに入射する。また、光ファイバＦ２のコア内を伝播する後進光の一部は、接続部１９において光ファイバＦ１のクラッドに入射する。

【0066】

ここで、光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９および接続部１９の両側の接続部１９の近傍領域は、屈折率が光ファイバＦ１，Ｆ２のクラッドの屈折率よりも低い低屈折率樹脂層２０にて覆われている。さらに、光ファイバＦ１，Ｆ２は、低屈折率樹脂層２０にて覆われた領域を含み、屈折率が光ファイバＦ１，Ｆ２のクラッドの屈折率以上である高屈折率樹脂層２１にて覆われている。

【0067】

この構成によれば、接続部１９において光ファイバＦ２のクラッドに入射した前進光の大部分（低屈折率樹脂層２０への入射角が臨界角よりも大きい成分）は、接続部１９の近傍において、低屈折率樹脂層２０へ漏れ出すことなく、光ファイバＦ２のクラッド内を伝播する。

【0068】

すなわち、接続部１９において漏れ出した前進光の大部分は、低屈折率樹脂層２０にて覆われた光ファイバＦ２の領域では漏れ光とならずに伝播し、前進光の伝播方向において、光ファイバＦ２の、低屈折率樹脂層２０が途切れた部分以降の領域から漏れ光となる。これにより生じた漏れ光は、高屈折率樹脂層２１へ入射し、高屈折率樹脂層２１を経て直接に、あるいは補強部材１３にて反射した後に、出力光検出器１６へ入射する。

【0069】

なお、接続部１９において光ファイバＦ２のクラッドに入射した前進光の一部（低屈折率樹脂層２０への入射角が臨界角よりも小さい成分）は、接続部１９に近傍において低屈折率樹脂層２０へ漏れ出すが、このようにして漏れ出した前進光が接続部１９から離れた反射光検出器１８に入射することは殆どない。

【0070】

同様に、接続部１９において光ファイバＦ１のクラッドに入射した後進光の大部分（低屈折率樹脂層２０への入射角が臨界角よりも大きい成分）は、接続部１９の近傍において、低屈折率樹脂層２０へ漏れ出すことなく、光ファイバＦ１のクラッド内を伝播する。

【0071】

すなわち、接続部１９において漏れ出した後進光の大部分は、低屈折率樹脂層２０にて覆われた光ファイバＦ１の領域では漏れ光を生じることなく伝播し、後進光の漏れ光は、後進光の伝播方向において、光ファイバＦ１の、低屈折率樹脂層２０が途切れた部分以降の領域から生じる。生じた漏れ光は、高屈折率樹脂層２１へ入射し、高屈折率樹脂層２１を経て直接に、あるいは補強部材１３にて反射した後に、反射光検出器１８へ入射する。

【0072】

なお、接続部１９において光ファイバＦ１のクラッドに入射した後進光の一部（低屈折率樹脂層２０への入射角が臨界角よりも小さい成分）は、接続部１９に近傍において低屈折率樹脂層２０へ漏れ出すが、このようにして漏れ出した前進光が接続部１９から離れた出力光検出器１８に入射することは殆どない。

【0073】

（光パワーモニタ装置１の利点）
上記のように、光パワーモニタ装置１では、光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９および接続部１９の両側の接続部１９の近傍領域（接続部１９から所定範囲の領域）は、屈折率が光ファイバＦ１，Ｆ２のクラッドの屈折率よりも低い低屈折率樹脂層２０にて覆われている。

【0074】

さらに、出力光検出器１６は、光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向において、低屈折率樹脂層２０における、前進光の出力側の端部の位置、または端部から前進光の出力側へ遠ざかる位置に配置されている。また、反射光検出器１８は、光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向において、低屈折率樹脂層２０における、前進光の入力側の端部の位置、または端部から前進光の入力側へ遠ざかる位置に配置されている。すなわち、出力光検出器１６および反射光検出器１８は光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９とは離れた位置に配置されている。

【0075】

したがって、接続部１９から漏れた後進光（直接光および散乱光を含む）は出力光検出器１６により受光され難く、後進光が影響して出力光パワーの測定結果が実際の出力光パワーよりも大きくなる事態を防止することができる。また、出力光検出器１６は前進光の漏れ光を所望のパワーにて受光できるので、出力光パワーの検出において、ノイズによる悪影響を回避することができる。これにより、出力光パワーを正確に測定することができる。

【0076】

同様に、接続部１９から漏れた前進光（直接光および散乱光を含む）は反射光検出器１８により受光され難く、前進光が影響して反射光パワーの測定結果が実際の反射光パワーよりも大きくなる事態や、反射光が存在しない場合にも反射光が検出される事態を防止することができる。また、反射光検出器１８は後進光の漏れ光を所望のパワーにて受光できるので、反射光パワーの検出において、ノイズによる悪影響を回避することができる。これにより、反射光パワーを正確に測定することができる。

【0077】

ここで、図６には、低屈折率樹脂層２０が存在しない場合における接続部１９からの出力光検出器１６および反射光検出器１８の距離（光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向の距離）と出力光検出器１６および反射光検出器１８による光パワーモニタ値との関係の測定結果を示す。また、図７には、低屈折率樹脂層２０の端部からの出力光検出器１６の距離（出力光検出器１６の低屈折率樹脂層２０側の端部との距離）と出力光検出器１６による光パワーモニタ値との関係の測定結果を示す。なお、図６においては、接続部１９からの距離が０〜２．５ｍｍ程度までの範囲の光パワーモニタ値の記載を省略している。上記範囲については、同様に光パワーが存在しており、単に記載を省略しているだけである。

【0078】

図６に示されるように、低屈折率樹脂層２０が存在しない場合において、出力光検出器１６にて検出される出力光パワー、および反射光検出器１８にて検出される反射光パワーは、接続部１９からの距離（接続部１９から出力光検出器１６および反射光検出器１８の中心部までの距離）が長くなるほど低減されていく。したがって、図６から、出力光パワーの検出値に対する反射光パワーの影響、および反射光パワーの検出値に対する出力光パワーの影響を低減させるには、出力光検出器１６および反射光検出器１８を接続部１９から光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向へ離して配置するのが好ましいことが分かる。一方、出力光検出器１６および反射光検出器１８を接続部１９から光ファイバＦ１，Ｆ２の軸方向へ離した場合には、出力光検出器１６および反射光検出器１８にて本来検出すべき出力光パワーおよび反射光パワーの測定値が低減することになる。

【0079】

そこで、光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９および接続部１９の両側の接続部１９の近傍領域を低屈折率樹脂層２０にて覆い、低屈折率樹脂層２０の端部（または端部から離れた位置）に出力光検出器１６および反射光検出器１８に配置する。これにより、接続部１９から低屈折率樹脂層２０の端部までの間において、漏れ光を生じさせることなく前進光および後進光を低屈折率樹脂層２０の端部まで伝播させ、所望のパワーにて前進光および後進光を検出することができる。

【0080】

また、図７に示す測定結果から、出力光検出器１６の出力光パワーの検出値は、出力光検出器１６の位置（出力光検出器１６の接続部１９側の端部位置）が低屈折率樹脂層２０の端部から２ｍｍの場合が最大となり、低屈折率樹脂層２０の端部から離れるにしたがって低下していく。したがって、出力光検出器１６は、低屈折率樹脂層２０の端部付近（低屈折率樹脂層２０の端部を含む）に配置するのが好ましいことが分かる。この点は、反射光検出器１８の配置においても同様である。

【0081】

なお、光パワーモニタ装置１は、上記のように、光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９および接続部１９の両側の接続部１９の近傍領域を低屈折率樹脂層２０にて覆い、出力光検出器１６および反射光検出器１８を備えた構成としている。しかしながら、光パワーモニタ装置１は、出力光検出器１６と反射光検出器１８とのいずれか一方のみを備えた構成としてもよい。

【0082】

すなわち、光パワーモニタ装置１は、出力光検出器１６のみを備え、出力光パワーのみを測定する構成であってもよい。この場合、低屈折率樹脂層２０は、光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９および接続部１９から前進光の出力側の接続部１９の近傍領域を覆っていればよい。同様に、光パワーモニタ装置１は、反射光検出器１８のみを備え、反射光パワーのみを測定する構成であってもよい。この場合、低屈折率樹脂層２０は、光ファイバＦ１，Ｆ２の接続部１９および接続部１９から前進光の入力側の接続部１９の近傍領域を覆っていればよい。

【0083】

〔ファイバレーザ〕
光パワーモニタ装置１を備えたファイバレーザ５１について説明する。図８は、ファイバレーザ５１の構成を示すブロック図である。

【0084】

図８に示すように、ファイバレーザ５１は、光パワーモニタ装置１、光源装置２、光ファイバＦ３（前段光ファイバ）、残留光除去部３、および光ファイバＦ１，Ｆ２（後段光ファイバ）を備えている。

【0085】

光ファイバＦ３は増幅媒体として機能する。光ファイバＦ３は、活性元素が添加されたコア、このコアを取り囲む内側クラッド、およびこの内側クラッドを取り囲む外側クラッドを備えたダブルクラッドファイバである。光ファイバＦ３のコアに添加された活性元素は、光源装置２から出力され、光ファイバＦ３の内側クラッドを伝播する励起光によって反転分布状態に遷移する。そして、光源装置２から出力され、光ファイバＦ３のコアを伝播する前進光は、反転分布状態に遷移した活性元素によって増幅される。特に、光ファイバＦ３には、２つのファイバブラッググレーティングＦＢＧが書き込まれており、光ファイバＦのコアを伝播する前進光は、これら２つのファイバブラッググレーティングＦＢＧの間で再帰的に増幅される。

【0086】

残留光除去部３は、光ファイバＦ３の前進光から残留光を除去する。残留光とは、内側クラッドを伝播する励起光や光ファイバ同士の融着接続部の軸ズレによりクラッドに漏れ出した前進光など、コアを伝播する前進光以外の光のことである。

【0087】

残留光除去部３から出力された前進光は、伝送媒体として機能する光ファイバＦ１，Ｆ２内を伝播して出力端ｏｕｔから外部に出力される。本実施形態に係る光パワーモニタ装置１は、この光ファイバＦ１，Ｆ２に挿入される。このように、残留光除去部３よりも出力端ｏｕｔ側に光パワーモニタ装置１を配置する構成を採用することによって、クラッドを伝播する残留光の影響を受けることなく、コアを伝播する前進光の強度をモニタすることが可能になる。

【0088】

光パワーモニタ装置１は、出力光パワーの検出において、光ファイバＦ２からの漏れ光のパワーに応じた光電流を出力する。光ファイバＦ２からの漏れ光のパワーと出力端ｏｕｔから出力される光のパワー（以下、「ファイバレーザ出力」とも記載する）とは比例する。したがって、光パワーモニタ装置１から出力される光電流を電圧に変換したものからファイバレーザ出力を特定することができる。

【0089】

なお、以上の実施の形態では、光ファイバＦ１，Ｆ２のクラッドからの漏れ光を出力光検出器１６および反射光検出器１８に直接入射させる構成としているが、これに代えて、Ｆ２のクラッドからの漏れ光をモニタ用光ファイバに入射させ、モニタ用光ファイバを介して出力光検出器１６および反射光検出器１８に入射させる構成としてもよい。この場合には、前述した出力光検出器１６および反射光検出器１８の位置に、光入射部としてのモニタ用光ファイバの端部が配置され、光検出手段は、モニタ用光ファイバおよび光検出器によって構成される。

【0090】

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0091】

本発明は、ファイバレーザやファイバーアンプなどに含まれる光パワーモニタ装置、例えば反射光が多く生じる材料加工用のファイバレーザとして好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0092】

１ 光パワーモニタ装置
１２ 溝付板
１２ａ 溝部
１３ 補強部材
１３ａ 溝部
１６ 出力光検出器（光検出手段、第１の光検出手段）
１６ａ 受光面（光入射部）
１８ 反射光検出器（光検出手段、第２の光検出手段）
１９ 接続部
２０ 低屈折率樹脂層
２１ 高屈折率樹脂層
５１ ファイバレーザ
Ｆ１ 光ファイバ（第１光ファイバ）
Ｆ２ 光ファイバ（第２光ファイバ）
Ｆ３ 光ファイバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】