特許 6792716 加熱条件の設定方法、ファイバブラッググレーティングの製造方法、及びファイバレーザシステムの製造方法

(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】6792716

(24)【登録日】2020年11月10日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】加熱条件の設定方法、ファイバブラッググレーティングの製造方法、及びファイバレーザシステムの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/02 20060101AFI20201116BHJP

   H01S 3/067 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/02 416

   G02B6/02 356

   H01S3/067

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2019-539096(P2019-539096)

(86)(22)【出願日】2018年7月31日

(86)【国際出願番号】JP2018028578

(87)【国際公開番号】WO2019044331

(87)【国際公開日】20190307

【審査請求日】2020年1月28日

(31)【優先権主張番号】特願2017-167151(P2017-167151)

(32)【優先日】2017年8月31日

(33)【優先権主張国】JP

(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】船津 友希

(72)【発明者】

【氏名】大森 賢一

【審査官】 堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１６１１９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−３２５７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 RATHJE, Jacob et al.，Continuous anneal method for characterizing the thermal stability of ultraviolet Bragg gratings，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，２０００年 ７月１５日，Vol. 88, No. 2，pp. 1050 - 1055

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、
上記ファイバブラッググレーティングの温度係数γと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）に基づき、温度係数γが所望の上限値γmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程と、
緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する工程と、を含んでいる、
ことを特徴とする加熱条件の設定方法。

【請求項2】

緩和エネルギーＥｄが予め定められた値Ｅｄ１，Ｅｄ２，…，Ｅｄｎ（ｎは２以上の自然数）になるまで熱エージングしたファイバブラッググレーティングの温度係数γ１，γ２，…，γｎから、対応関係γ（Ｅｄ）を導出する工程を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱条件の設定方法。

【請求項3】

対応関係γ（Ｅｄ）は、少なくとも一部の領域において線形な対応関係である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱条件の設定方法。

【請求項4】

上記ファイバブラッググレーティングの規格化結合定数ＮＣＣと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）に基づき、規格化結合定数ＮＣＣが所望の上限値ＮＣＣmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’を特定する工程を更に含んでおり、
上記加熱条件を設定する工程は、上記下限値Ｅｄmin及び上記下限値Ｅｄmin’のうち大きい方をＥｄmaxとして、上記緩和エネルギーＥｄがＥｄmax以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する工程である、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の加熱条件の設定方法。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか１項に記載の加熱条件の設定方法に従って、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する設定工程と、
上記設定工程にて設定された加熱条件を満たすように上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程と、を含んでいる、
ことを特徴とするファイバブラッググレーティングの製造方法。

【請求項6】

励起光源と、増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバを共振器として機能させる２つのファイバブラッググレーティングであって、それぞれの反射率が互いに異なる２つのファイバブラッググレーティングと、を含むファイバレーザユニットを少なくとも１台備えているファイバレーザシステムの製造方法であって、
請求項５に記載のファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記２つのファイバブラッググレーティングの各々を製造する工程を含んでいる、
ことを特徴とするファイバレーザシステムの製造方法。

【請求項7】

上記ファイバレーザユニットは、増幅用ファイバにより生成されたレーザ光の波長に対応する波長を有する誘導ラマン散乱光を上記レーザ光よりも優先的に損失させるスラントファイバブラッググレーティングを更に含み、
上記ファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記スラントファイバブラッググレーティングを製造する工程を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項６に記載のファイバレーザシステムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ファイバブラッググレーティングの熱エージングにおける加熱条件の設定方法に関する。また、本発明は、ファイバブラッググレーティングの製造方法及びファイバレーザシステムの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ファイバブラッググレーティングにおいて実使用時に生じ得る温度上昇を抑制するために、製造時にファイバブラッググレーティングに照射する紫外線のエネルギーを小さくする技術が知られている（特許文献１参照）。また、ファイバブラッググレーティングにおいて出荷後に生じ得る反射特性の変化を抑制するために、出荷前のファイバブラッググレーティングに熱エージングを施す技術が知られている（特許文献２及び非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５２９８２３８号（登録日：２０１３年６月２１日）

【特許文献2】特許第３１５３０８３号（登録日：２００１年１月２６日）

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】T. Erdogan, et.al, "Decay of ultraviolet‐induced fiber Bragg gratings", Journal of Applied Physics 76, 73 (1994)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の技術は、製造時にファイバブラッググレーティングに照射する紫外線のエネルギーを小さくする必要があるため、高反射ファイバブラッググレーティングの製造に適用することが困難である。したがって、特許文献１に記載の技術を用いて、実使用時に生じ得る温度上昇を抑制した高反射ファイバブラッググレーティングを実現することは困難であった。また、特許文献２に記載の技術は、出荷後に生じ得る反射特性の変化を抑制したファイバブラッググレーティングの出荷を可能ならしめるものであり、実使用時に生じ得る温度上昇を抑制したファイバブラッググレーティングの出荷を可能ならしめるものではない。

【0006】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、実使用時に生じ得るファイバブラッググレーティングの温度上昇を抑制することが可能な加熱条件の設定方法を実現することにある。また、実使用時に生じ得るファイバブラッググレーティングの温度上昇を抑制することが可能なファイバブラッググレーティングの製造方法及びファイバレーザシステムの製造方法を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る加熱条件の設定方法は、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、上記ファイバブラッググレーティングの温度係数γと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）に基づき、温度係数γが所望の上限値γmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程と、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する工程と、を含んでいる、ことを特徴とする。

【0008】

また、本発明の一態様に係るファイバブラッググレーティングの製造方法は、上述した本発明の何れか一態様の設定方法に従って、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する設定工程と、上記設定工程にて設定された加熱条件を満たすようにファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程と、を含んでいる、ことを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様に係るファイバレーザシステムの製造方法は、励起光源と、増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバを共振器として機能させる２つのファイバブラッググレーティングであって、それぞれの反射率が互いに異なる２つのファイバブラッググレーティングと、を含むファイバレーザユニットを少なくとも１台備えているファイバレーザシステムの製造方法であって、上述した本発明の何れか一態様のファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記２つのファイバブラッググレーティングの各々を製造する工程を含んでいる、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、実使用時に生じ得るファイバブラッググレーティングの温度上昇を抑制することが可能な加熱条件の設定方法を実現することができる。また、実使用時に生じ得るファイバブラッググレーティングの温度上昇を抑制することが可能なファイバブラッググレーティングの製造方法及びファイバレーザシステムの製造方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る加熱条件設定方法の流れを示すフローチャートである。

【図2】図１に示す加熱条件設定方法の適用例を示す。（ａ）は、反射率９９．３％の高反射ファイバブラッググレーティングについて、緩和エネルギーＥｄ及び温度係数γの値をＥｄ−γ平面にプロットしたグラフである。（ｂ）は、反射率１０％の低反射ファイバブラッググレーティングについて、緩和エネルギーＥｄ及び温度係数γの値をＥｄ−γ平面にプロットしたグラフである。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る加熱条件設定方法の流れを示すフローチャートである。

【図4】図３に示す加熱条件設定方法の適用例を示す。（ａ）は、時系列ＩＣＣ１（ｔ）、ＩＣＣ２（ｔ）、及びＩＣＣ３（ｔ）をｔ−ＩＣＣ平面にプロットしたグラフである。（ｂ）は、時系列ＮＣＣ１（ｔ）、ＮＣＣ２（ｔ）、及びＮＣＣ３（ｔ）をｔ−ＮＣＣ平面にプロットしたグラフである。

【図5】図３に示す加熱条件設定方法の適用例を示す。時系列（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ））、（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ））、及び（Ｅｄ３（ｔ），ＮＣＣ３（ｔ））をＥｄ−ＮＣＣ平面にプロットしたグラフである。

【図6】図１及び図３に示す加熱条件の設定方法の適用対象となり得るファイバブラッググレーティングの典型例を示す斜視図である。

【図7】本発明の第３の実施形態に係るファイバレーザシステムの製造方法の流れを示すフローチャートである。

【図8】図７に示すファイバレーザシステムの製造方法の適用対象となり得るファイバレーザシステムの第１の典型例の構成を示す構成図である。

【図9】図７に示すファイバレーザシステムの製造方法の適用対象となり得るファイバレーザシステムの第２の典型例の構成を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

〔本発明の原理〕
ファイバブラッググレーティングの長期信頼性を示す指標のひとつに温度係数γ［℃／Ｗ］がある。温度係数γは、ファイバブラッググレーティングの温度τ［℃］を、ファイバブラッググレーティングを導波する光のパワーＰ［Ｗ］の関数τ（Ｐ）と見做したときの傾きｄτ／ｄＰとして定義される量である。温度係数γが大きいファイバブラッググレーティングは、実使用時に高温になり易く、長期信頼性が低い。一方、温度係数γが小さいファイバブラッググレーティングは、実使用時に高温になり難く、長期信頼性が高い。

【0013】

熱エージング後のファイバブラッググレーティングにおいては、温度係数γ［℃／Ｗ］と緩和エネルギーＥｄ［ｅＶ］との間に、特定の関数によって表される対応関係γ（Ｅｄ）が存在することを、本願発明者は見出した。より具体的に言うと、熱エージング後のファイバブラッググレーティングにおいては、温度係数γ［℃／Ｗ］と緩和エネルギーＥｄ［ｅＶ］との間に、少なくとも一部の領域において下記（１）式に示す一次関数によって表される線形な対応関係γ（Ｅｄ）が存在することを、本願発明者は見出した。ここで、αは、負の定数であり、βは、正の定数である定数α，βは、ファイバブラッググレーティングの構造に応じて決まる。

【数1】

【0014】

熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄは、下記（２）式により与えられる。下記（２）式において、ｋ［ｅＶ／Ｋ］はボルツマン定数であり、ｅは電気素量であり、ν０は離脱速度であり、Ｔは加熱温度［Ｋ］であり、ｔは加熱時間［秒］である。以下、加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔのことを、まとめて加熱条件（Ｔ，ｔ）と記載する。

【数2】

【0015】

ボルツマン定数ｋ及び電気素量ｅは、普遍的な定数であり、離脱速度ν０は、ファイバブラッググレーティングの構造に応じて決まる定数である。したがって、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）が定まれば、上記（２）式により、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄが定まる。そして、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄが定まれば、上記（１）式により、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γを求めることができる。逆に、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが定まれば、上記（１）式により、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄが定まる。そして、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄが定まれば、上記（２）式により、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を求めることができる。

【0016】

以上の関係を利用すれば、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが所望の上限値γmax以下となるように、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することができる。以下、このことを、より具体的な実施形態を通じて説明する。

【0017】

なお、本実施形態において、ファイバブラッググレーティングとは、コアにグレーティングが書き込まれた光ファイバのことを指す。図６は、典型的なファイバブラッググレーティング１を示す斜視図である。図６において、符号１は、ファイバブラッググレーティングを示し、符号１１は、コアを示し、符号１２は、クラッドを示す。符号１１ａは、コア１１に書き込まれたグレーティングを示す。

【0018】

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る加熱条件設定方法Ｓ１について、図１を参照して説明する。図１は、加熱条件設定方法Ｓ１の流れを示すフローチャートである。加熱条件設定方法Ｓ１は、ファイバブラッググレーティングの熱エージングの加熱条件を設定する方法であり、以下に説明する工程Ｓ１０〜Ｓ１２を含む。なお、本実施形態においては、離脱速度ν０は既知であるものと仮定する。離脱速度ν０が未知である場合には、第２の実施形態として後述するように、加熱条件設定方法Ｓ２に含まれる工程Ｓ２０を実施することによって、離脱速度ν０を定めてから、以下に説明する工程Ｓ２１、工程Ｓ１０〜Ｓ１１、及び工程Ｓ２２を実施すればよい。

【0019】

工程Ｓ１０は、温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）を導出する工程である。上述したように、対応関係γ（Ｅｄ）は、上記（１）式によって示すことができる。したがって、本工程においては、上記（１）式に含まれる定数α，βを導出することによって、対応関係γ（Ｅｄ）を導出する。

【0020】

工程Ｓ１０における定数α，βの導出は、例えば以下のようにして実施することができる。（Ａ）まず、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のファイバブラッググレーティング、すなわち、ＦＢＧ１，ＦＢＧ２，…，ＦＢＧｎを用意する。ここで、ＦＢＧ１，ＦＢＧ２，…，ＦＢＧｎは、反射率が同じファイバブラッググレーティングである。（Ｂ）次に、各ＦＢＧｉを緩和エネルギーＥｄが予め定められた値Ｅｄｉになるまで熱エージングする（ｉ＝１〜ｎ）。ここで、Ｅｄ１〜Ｅｄｎは、互いに異なる値であるとする。（Ｃ）次に、熱エージング後の各ＦＢＧｉの温度係数γの値γｉを実測する（ｉ＝１〜ｎ）。（Ｄ）最後に、対応関係γ（Ｅｄ）を表す特定の関数が（Ｅｄ１，γ１），（Ｅｄ２，γ２），…，（Ｅｄｎ，γｎ）の組を、特定の精度で近似するように、又は、最も良く近似するように、その関数に含まれる定数の値を設定する。具体的には、対応関係γ（Ｅｄ）を表す上記（１）式に示す一次関数が（Ｅｄ１，γ１），（Ｅｄ２，γ２），…，（Ｅｄｎ，γｎ）の組を、特定の精度で近似するように、又は、最も良く近似するように、上記（１）式に含まれる定数α，βを設定する。定数α，βの設定は、例えば、定数α，βの値を少しずつ変えながら、上記（１）式に示す一次関数のグラフがＥｄ−γ平面上の点（Ｅｄ１，γ１），（Ｅｄ２，γ２），…，（Ｅｄｎ，γｎ）の組を特定の精度で近似する、又は、最も良く近似する定数α，βの値を探すことによって実現することができる。或いは、最小二乗法によって実現することができる。

【0021】

工程Ｓ１１は、上記（１）式に示す温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）に基づき、温度係数γが所望の上限値γmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程である。本工程における下限値Ｅｄminの特定は、例えば以下のようにして実施することができる。すなわち、所望の上限値γmaxを上記（１）式に代入することにより得られる方程式をＥｄについて解き、その解を下限値Ｅｄminとする。なお、本明細書において、「所望の上限値γmax」とは、例えば、加熱条件設定方法Ｓ１の使用者が任意に定めた上限値γmaxのことを指す。

【0022】

工程Ｓ１２は、上記（２）式に示す緩和エネルギーＥｄと加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔとの関係に基づき、緩和エネルギーＥｄが工程Ｓ１１にて特定された下限値Ｅｄmin以上となるように、加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程である。本工程における加熱条件（Ｔ，ｔ）の設定は、例えば以下のようにして実施することができる。すなわち、加熱温度Ｔの値を任意に定め、工程Ｓ１１にて特定された下限値Ｅｄminを上記（２）式に代入することにより得られる方程式をｔについて解き、その解を加熱時間ｔとする。或いは、加熱時間ｔの値を任意に定め、工程Ｓ１１にて特定された下限値Ｅｄminを上記（２）式に代入することにより得られる方程式をＴについて解き、その解を加熱温度Ｔとする。

【0023】

以上のように、加熱条件設定方法Ｓ１によれば、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが所望の上限値γmax以下となるように、すなわち、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することができる。また、加熱条件設定方法Ｓ１に従って加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する設定工程と、設定された加熱条件（Ｔ，ｔ）に従ってファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程とを含むファイバブラッググレーティングの製造方法によれば、実使用時に生じ得る温度上昇が抑制されたファイバブラッググレーティングを製造することができる。

【0024】

なお、上記の工程Ｓ１０は、温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）が未知の場合に実施する必要が生じる工程である。したがって、温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）が既知の場合には、上記の工程Ｓ１０を省略することができる。

【0025】

（適用例）
加熱条件設定方法Ｓ１の適用例について、表１及び図２を参照して説明する。

【0026】

表１は、反射率９９．３％の高反射ファイバブラッググレーティング及び反射率１０％の低反射ファイバブラッググレーティングについて、加熱温度Ｔ、加熱時間ｔ、緩和エネルギーＥｄ、温度係数γを一覧した表である。表１の第１列及び第２列に示す加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔは、表１の第３列に示す緩和エネルギーＥｄを有するファイバブラッググレーティングを得るために、上記の工程Ｓ１０の（Ｂ）にて実施するエージングの加熱条件を表す。表１の第４列に示す温度係数γは、表１の第３列に示す緩和エネルギーＥｄを有するファイバブラッググレーティングの温度係数γであり、上記の工程Ｓ１０の（Ｃ）にて実測された値である。なお、表１においては、加熱温度Ｔの単位を「℃」とし、加熱時間ｔの単位を「分」としている。

【表1】

【0027】

図２の（ａ）は、反射率９９．３％の高反射ファイバブラッググレーティングについて、表１に示した緩和エネルギーＥｄ及び温度係数γの値をＥｄ−γ平面にプロットしたグラフである。図２の（ａ）には、これらのプロットを最も良く近似する一次関数γ（Ｅｄ）として、上記の工程Ｓ１０の（Ｄ）にて導出された一次関数γ（Ｅｄ）のグラフを併せて示している。例えば、温度係数γの上限値γmaxが０．２℃／Ｗである場合、工程Ｓ１１にて特定される緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminは、２．０６ｅＶとなる、ことが図２の（ａ）から見て取れる。

【0028】

図２の（ｂ）は、反射率１０％の低反射ファイバブラッググレーティングについて、表１に示した緩和エネルギーＥｄ及び温度係数γの値をＥｄ−γ平面にプロットしたグラフである。図２の（ｂ）には、これらのプロットを最も良く近似する一次関数γ（Ｅｄ）として、上記の工程Ｓ１０にて導出された一次関数γ（Ｅｄ）のグラフを併せて示している。例えば、温度係数γの上限値γmaxが０．１℃／Ｗである場合、工程Ｓ１１にて特定される緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminは、１．８６ｅＶとなる、ことが図２の（ｂ）から見て取れる。

【0029】

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る加熱条件設定方法Ｓ２について、図３を参照して説明する。図３は、加熱条件設定方法Ｓ２の流れを示すフローチャートである。加熱条件設定方法Ｓ２は、加熱条件設定方法Ｓ１において、工程Ｓ１２を省略すると共に、工程Ｓ１０の前に工程Ｓ２０〜Ｓ２１を追加し、工程Ｓ１１の後に工程Ｓ２２を追加したものである。したがって、加熱条件設定方法Ｓ２においては、工程Ｓ２０、工程Ｓ２１、工程Ｓ１０、工程Ｓ１１、工程Ｓ２２がこの順に実施される。

【0030】

工程Ｓ２０は、規格化結合定数ＮＣＣ（Normalized Integrated Coupling Constant）と緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）を導出する工程である。ここで、規格化結合定数ＮＣＣ（Ｅｄ）とは、加熱前（時刻ｔ＝０）におけるＩＣＣを基準に規格化したものである。非特許文献１によると、対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）は、下記（３）式によって表すことができる。したがって、本工程においては、下記（３）式に含まれる定数ａ，ｂ，ｃ，ν０を導出する。なお、ν０は、（２）式によりＥｄのなかに含まれている。

【数3】

【0031】

工程Ｓ２０における定数ａ，ｂ，ｃ，ν０の導出は、例えば以下のようにして実施することができる。（Ａ）まず、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のファイバブラッググレーティング、すなわち、ＦＢＧ１，ＦＢＧ２，…，ＦＢＧｎを用意する。ここで、ＦＢＧ１，ＦＢＧ２，…，ＦＢＧｎは、反射率が同じファイバブラッググレーティングである。（Ｂ）次に、各ＦＢＧｉを温度Ｔｉで熱エージングする（ｉ＝１〜ｎ）。この際、各時刻ｔにおける最小透過係数Ｔminの値Ｔminｉを実測する。ここで、最小透過係数Ｔminは、透過係数Ｔを波長λの関数Ｔ（λ）と見做したときの最小値のことを指す。（Ｃ）次に、各ＦＢＧｉの各時刻ｔにおける結合定数ＩＣＣ（Integrated Coupling Constant）の値ＩＣＣｉ（ｔ）を算出する（ｉ＝１〜ｎ）。なお、最小透過係数Ｔminと結合定数ＩＣＣとの間には、下記（４）式に示す関係がある。ＩＣＣｉ（ｔ）の算出には、この関係を利用する。（Ｄ）次に、各ＦＢＧｉの各時刻ｔにおける規格化結合定数ＮＣＣの値ＮＣＣｉ（ｔ）を算出する。なお、結合定数ＩＣＣと規格化結合定数ＮＣＣとの間には、下記（５）式に示す関係がある。ＮＣＣｉ（ｔ）の算出には、この関係を利用する。（Ｅ）次に、各ＦＢＧｉの各時刻ｔにおける緩和エネルギーＥｄｉ（ｔ）を算出する。Ｅｄｉ（ｔ）の算出には、上記（２）式を利用する。（Ｆ）最後に、対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）を表す特定の関数が（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ）），（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ）），…，（Ｅｄｎ（ｔ），ＮＣＣｎ（ｔ））の組を、特定の精度で近似するように、又は、最も良く近似するように、その関数に含まれる定数の値を設定する。具体的には、対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）を表す上記（３）式に示す関数が（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ）），（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ）），…，（Ｅｄｎ（ｔ），ＮＣＣｎ（ｔ））の組を、特定の精度で近似するように、又は、最も良く近似するように、上記（３）式に含まれる定数ａ，ｂ，ｃ、ν０を設定する。なお、定数ａ，ｂ，ｃ，ν０の設定は、例えば、定数ａ，ｂ，ｃ，ν０の値を少しずつ変えながら、上記（３）式に示す関数のグラフがＥｄ−ＮＣＣ平面上の点（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ）），点（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ）），…，点（Ｅｄｎ（ｔ），ＮＣＣｎ（ｔ））の組を、特定の精度で近似する、又は、最も良く近似する定数ａ，ｂ，ｃ，ν０の値を探すことによって実現することができる。或いは、最小二乗法により実現することができる。

【数4】

【数5】

【0032】

工程Ｓ２１は、上記（３）式に示す規格化結合定数ＮＣＣと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）に基づき、規格化結合定数ＮＣＣが所望の上限値ＮＣＣmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’を特定する工程である。本工程における下限値Ｅｄmin’の特定は、例えば以下のようにして実施することができる。すなわち、所望の上限値ＮＣＣmaxを上記（３）式に代入することにより得られる方程式をＥｄについて解き、その解を下限値Ｅｄmin’とする。なお、本明細書において、「所望の上限値ＮＣＣmax」とは、例えば、加熱条件設定方法Ｓ２の使用者が任意に定めた上限値ＮＣＣmaxのことを指す。

【0033】

工程Ｓ２２は、工程Ｓ１１にて特定された下限値Ｅｄmin及び工程Ｓ２１にて特定された下限値Ｅｄmin’のうち大きい方をＥｄmaxとして、上記（２）式に示す緩和エネルギーＥｄと加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔとの関係に基づき、緩和エネルギーＥｄがＥｄmax以上になるように、加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程である。本工程における加熱条件（Ｔ，ｔ）の設定は、例えば以下のようにして実施することができる。すなわち、加熱温度Ｔの値を任意に定め、Ｅｄmaxを上記（２）式に代入することにより得られる方程式をｔについて解き、その解を加熱時間ｔとする。或いは、加熱時間ｔの値を任意に定め、Ｅｄmaxを上記（２）式に代入することにより得られる方程式をＴについて解き、その解を加熱温度Ｔとする。

【0034】

以上のように、加熱条件設定方法Ｓ２によれば、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが所望の上限値γmax以下となると共に、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの規格化結合定数ＮＣＣが所望の上限値ＮＣＣmax以下となるように、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することができる。また、加熱条件設定方法Ｓ２に従って加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する設定工程と、設定された加熱条件（Ｔ，ｔ）に従ってファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程とを含むファイバブラッググレーティングの製造方法によれば、実使用時に生じ得る温度上昇が抑制されると共に、出荷後に生じ得る反射特性の変化が抑制されたファイバブラッググレーティングを製造することができる。

【0035】

なお、上記の工程Ｓ１０は、温度係数γと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）が未知の場合に実施する必要が生じる工程である。したがって、この対応関係γ（Ｅｄ）が既知の場合には、上記の工程Ｓ１０を省略することができる。同様に、上記の工程Ｓ２０は、規格化結合定数ＮＣＣと緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）が未知の場合に実施する必要が生じる工程である。したがって、この対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）が既知の場合には、上記の工程Ｓ２０を省略することが可能である。

【0036】

また、ν０（緩和定数）の値が未知である場合、工程Ｓ１０にて利用するν０の値は、工程Ｓ２０にて導出されたν０の値を利用する。したがって、この場合、図３に示すように、工程Ｓ２０を工程Ｓ１０に先行して実施する。工程Ｓ２１は、工程Ｓ２０にてａ，ｂ，ｃの値が決定されていれば何時でも実施することができるので、工程Ｓ１０の前に実施してもよいし、工程Ｓ１０の後かつ工程Ｓ１１の前に実施してもよいし、工程Ｓ１１の後に実施してもよい。ν０（緩和定数）の値が既知である場合には、上記の工程Ｓ１０〜Ｓ１１を実施した後に上記の工程Ｓ２０〜２１を実施してもよい。

【0037】

（適用例）
加熱条件設定方法Ｓ２の適用例について、図４、図５、及び表２を参照して説明する。本適用例は、上記の工程２０において、ＦＢＧ１、ＦＢＧ２、及びＦＢＧ３を、それぞれ、Ｔ１＝２５０℃、Ｔ２＝３００℃、及びＴ３＝３５０℃で熱エージングした場合の適用例である。

【0038】

図４の（ａ）は、上記の工程Ｓ２０の（Ｃ）にて得られる時系列ＩＣＣ１（ｔ）、ＩＣＣ２（ｔ）、及びＩＣＣ３（ｔ）をｔ−ＮＣＣ平面にプロットしたグラフである。図４の（ｂ）は、上記の工程Ｓ２０の（Ｄ）にて得られる時系列ＮＣＣ１（ｔ）、ＮＣＣ２（ｔ）、及びＮＣＣ３（ｔ）をｔ−ＩＣＣ平面にプロットしたグラフである。

【0039】

図５は、上記の工程Ｓ２０の（Ｆ）にて参照される時系列（Ｅｄ１（ｔ），ＮＣＣ１（ｔ））、（Ｅｄ２（ｔ），ＮＣＣ２（ｔ））、及び（Ｅｄ３（ｔ），ＮＣＣ３（ｔ））をＥｄ−ＮＣＣ平面にプロットしたグラフである。図５には、これらのプロットを最も良く近似する関係ＮＣＣ（Ｅｄ）として、上記の工程Ｓ２０の（Ｆ）にて導出された関係ＮＣＣ（Ｅｄ）のグラフを併せて示している。この関係ＮＣＣ（Ｅｄ）は、上記（３）式により定義された関係ＮＣＣ（Ｅｄ）において、定数ａ，ｂ，ｃ，ν０を表２に示すように設定したものである。例えば、規格化結合定数ＮＣＣの上限値ＮＣＣmaxが０．８ｄＢである場合、工程Ｓ２１にて特定される緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’は、１．８５ｅＶとなる、ことが図５から見て取れる。

【表2】

【0040】

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係るファイバレーザシステムの製造方法Ｓ３について、図７〜図９を参照して説明する。図７は、製造方法Ｓ３の流れを示すフローチャートである。図８は、製造方法Ｓ３の適用対象となり得るファイバレーザシステムの第１の典型例であるファイバレーザシステムＦＬＳの構成を示す構成図である。図９は、製造方法Ｓ３の適用対象となり得るファイバレーザシステムの第２の典型例であるファイバレーザシステムＦＬＳの構成を示す構成図である。

【0041】

本実施形態では、第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳについて説明したうえで、ファイバレーザシステムＦＬＳを製造する製造方法Ｓ３について説明する。また、ファイバレーザシステムＦＬＳについて説明したうえで、ファイバレーザシステムＦＬＳを製造する製造方法Ｓ３について説明する。

【0042】

（第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳ）
第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳは、加工対象物であるワークＷを加工するためのレーザ装置であり、図８に示すように、ｎ個のファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ、ｎ個のレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎ、出力コンバイナＯＣ、出力デリバリファイバＯＤＦ、及び出力ヘッドＯＨを備えている。ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｎは、１以上の任意の自然数であり、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ及びレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎの個数を表す。なお、図５においては、ｎ＝７の場合のファイバレーザシステムＦＬＳの構成例を示している。また、出力コンバイナＯＣは、ｎ個の入力ポートと１つの出力ポートを備えている。出力コンバイナＯＣは、各入力ポートに入力されたｎ個のレーザ光を１つのレーザ光に合波し、合波したレーザ光を出力ポートから出力する。

【0043】

ファイバレーザユニットＦＬＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、レーザ光を生成する。本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉは、対応するレーザデリバリファイバＬＤＦｉの入力端に接続されている。接続点Ｐｉｂは、ファイバレーザユニットＦＬＵｉの出力端（すなわち増幅用ファイバＡＦｉの出力端）と、レーザデリバリファイバＬＤＦｉの入力端とを融着により接続した点である。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光は、このレーザデリバリファイバＬＤＦｉに入力される。

【0044】

レーザデリバリファイバＬＤＦｉは、対応するファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光を導波する。レーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎは、シングルモードファイバであってもよいし、モード数が１０以下のフューモードファイバであってもよい。

【0045】

本実施形態においては、フューモードファイバをレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎとして用いている。レーザデリバリファイバＬＤＦｉの出力端は、出力コンバイナＯＣの入力ポートに接続されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦｉを導波されたレーザ光は、この入力ポートを介して出力コンバイナＯＣに入力される。

【0046】

出力コンバイナＯＣは、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎの各々にて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎの各々を導波されたレーザ光を合波する。出力コンバイナＯＣの出力ポートは、出力デリバリファイバＯＤＦの入力端に接続されている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光は、この出力デリバリファイバＯＤＦに入力される。すなわち、出力デリバリファイバＯＤＦの入射面は、出力コンバイナＯＣを介して複数のファイバレーザユニットＦＬＵｉに結合されている。

【0047】

出力デリバリファイバＯＤＦは、出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光を導波する。本実施形態においては、マルチモードファイバを出力デリバリファイバＯＤＦとして用いている。出力デリバリファイバＯＤＦの出力端は、出力ヘッドＯＨに接続されている。また、出力ヘッドＯＨとワークＷとの間には、出力ヘッドＯＨから出射されたレーザ光をワークＷの表面において集束するための空間光学系（例えば凸レンズ、図５には不図示）が設けられている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光は、この出力ヘッドＯＨから出射され、上記空間光学系により集束された状態でワークＷに照射される。

【0048】

なお、本実施形態では、請求の範囲に記載の合波部の一例として出力コンバイナＯＣを採用している。しかし、本発明の一態様では、請求の範囲に記載の合波部の一例として、複数の凸レンズを含む空間光学系を採用することもできる。この空間光学系がｎ個の凸レンズにより構成されている場合、各凸レンズは、各ファイバレーザユニットＦＬＵｉのレーザデリバリファイバＬＤＦｉから出射されたレーザ光を集束させ、且つ、集束された各レーザ光を出力デリバリファイバＯＤＦのコアに結合するように配置されていればよい。

【0049】

（ファイバレーザユニットの構成）
ファイバレーザシステムＦＬＳが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成について、引き続き図８を参照して説明する。なお、ファイバレーザユニットＦＬＵ２〜ＦＬＵｎも、ファイバレーザユニットＦＬＵ１と同様に構成されている。

【0050】

ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、前方向励起型のファイバレーザであり、図８に示すように、ｍ個の励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ｍ個の励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、励起コンバイナＰＣ、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、増幅用ファイバＡＦ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを備えている。すなわち、ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、共振器型のファイバレーザユニットである。励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍと励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｍは、２以上の任意の自然数であり、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ及び励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの個数を表す。なお、図８においては、ｍ＝６の場合のファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成例を示している。なお、本実施形態において、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲは、増幅用ファイバＡＦの入力端近傍に形成されており、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲは、増幅用ファイバＡＦの出力端近傍に形成されており、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧは、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲと増幅用ファイバＡＦの出力端との間に形成されている。

【0051】

励起光源ＰＳｊ（ｊは１以上ｍ以下の自然数）は、励起光を生成する。本実施形態においては、レーザダイオードを励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍとして用いている。励起光源ＰＳｊは、対応する励起デリバリファイバＰＤＦｊの入力端に接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成された励起光は、この励起デリバリファイバＰＤＦｉに入力される。

【0052】

励起デリバリファイバＰＤＦｊは、対応する励起光源ＰＳｊにて生成された励起光を導波する。励起デリバリファイバＰＤＦｊの出力端は、励起コンバイナＰＣの入力ポートに接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦｊを導波された励起光は、この入力ポートを介して励起コンバイナＰＣに入力される。

【0053】

励起コンバイナＰＣは、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍの各々にて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの各々を導波された励起光を合波する。励起コンバイナＰＣの出力ポートは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを介して増幅用ファイバＡＦの入力端に接続されている。接続点Ｐｉａは、励起コンバイナＰＣの出力ポートと、増幅用ファイバＡＦの入力端を融着により接続した点である。励起コンバイナＰＣにて合波された励起光のうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、増幅用ファイバＡＦに入力される。

【0054】

増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光を用いて、レーザ光を生成する。本実施形態においては、コアに希土類元素（例えばＹｂ）が添加されたダブルクラッドファイバ（ラマンゲイン係数=１×１０^−１３［１／Ｗ］）を増幅用ファイバＡＦとして用いている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、この希土類元素を反転分布状態に維持するために用いられる。増幅用ファイバＡＦの出力端は、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを介してレーザデリバリファイバＬＤＦ１の入力端に接続されている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲは、ある波長λ（例えば、１０６０ｎｍ）においてミラーとして機能し（反射率が例えば９９％となり）、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲは、その波長λにおいてハーフミラーとして機能する（反射率が例えば１０％となる）。このため、増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲと共に、波長λのレーザ光を発振する共振器を構成する。増幅用ファイバＡＦにて生成されたレーザ光のうち、この低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過したレーザ光は、レーザデリバリファイバＬＤＦ１に入力される。

【0055】

スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧは、増幅用ファイバＡＦにより生成されたレーザ光の波長に対応する波長を有する誘導ラマン散乱光を含む波長帯域に属する光を、該波長帯域に属さない光よりも優先的にクラッドに結合させる。その結果として、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧは、誘導ラマン散乱光をレーザ光よりも優先的に損失させるように構成されている。

【0056】

このため、増幅用ファイバＡＦにより生成されたレーザ光に起因する誘導ラマン散乱光は、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを通過する過程でクラッドに遷移する。このように、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲにより構成された共振器の後段にスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧが形成されていることによって、この共振器において発生した誘導ラマン散乱光を除去することができる。

【0057】

なお、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧと、増幅用ファイバＡＦの出力端との間には、クラッドに遷移した光を外部に漏出させるクラッドモードストリッパ（図８には不図示）が設けられていることが好ましい。この構成によれば、クラッドに遷移した誘導ラマン散乱光を、クラッドに留めず、すばやく外部に漏出させることができる。

【0058】

以上のように構成されたスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ及びクラッドモードストリッパは、誘導ラマン散乱光に対するフィルタ素子として機能する。

【0059】

なお、本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、本発明においては、後方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いることもできるし、双方向励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いることもできる。

【0060】

（製造方法Ｓ３）
図７に示した製造方法Ｓ３は、図８に示したファイバレーザシステムＦＬＳを製造する製造方法であり、以下に説明する工程Ｓ３１〜Ｓ３３と、工程Ｓ３２と工程Ｓ３３との間に実施される加熱条件設定方法Ｓ１とを含む。なお、製造方法Ｓ３に含まれる加熱条件設定方法Ｓ１は、図１に示した加熱条件設定方法Ｓ１と同じであるため、本実施形態では、その説明を省略する。

【0061】

工程Ｓ３１は、増幅用ファイバＡＦの両端部近傍の各々に、それぞれ高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを形成する工程である。

【0062】

工程Ｓ３２は、増幅用ファイバＡＦの一方の端部近傍に、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを形成する工程である。より具体的には、増幅用ファイバＡＦの両端部のうち、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを形成した側の端部を出力端として、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲと増幅用ファイバＡＦの出力端との間にスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを形成する工程である。

【0063】

工程Ｓ３３は、加熱条件設定方法Ｓ１により設定された加熱条件（Ｔ，ｔ）に従って、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを熱エージングする工程である。

【0064】

以上のように、製造方法Ｓ３は、加熱条件設定方法Ｓ１に従って加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する設定工程と、設定された加熱条件（Ｔ，ｔ）に従ってファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程とを含む。したがって、製造方法Ｓ３によれば、熱エージング後の高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの各々の温度係数γが、それぞれ、所望の上限値γmax以下となるように、すなわち、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、熱エージングの加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することができる。また、製造方法Ｓ３によれば、実使用時に生じ得る温度上昇が抑制されたファイバレーザシステムＦＬＳを製造することができる。

【0065】

なお、製造方法Ｓ３が含む加熱条件設定方法Ｓ１において、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの各々に対して設定される加熱条件（Ｔ，ｔ）は、それぞれ、熱エージング後のファイバブラッググレーティングの温度係数γが所望の上限値γmax以下となるように、すなわち、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、設定される。したがって、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの各々に対して設定される加熱条件（Ｔ，ｔ）は、異なっていてもよいし、同じであってもよい。ただし、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧは、互いに近い位置に形成されているため、同じ加熱条件（Ｔ，ｔ）にしたがって熱エージングされる。そのため、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの両方について、上記の条件を満たすように、加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することが好ましい。

【0066】

なお、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの両方について、上記の条件を満たすような加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定することが難しい場合には、図９を参照して後述するファイバブラッググレーティング１Ｃのように、増幅ファイバＦＡとは別個の光ファイバのコアにスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧとして機能するグレーティングを書き込む構成を採用してもよい。

【0067】

また、本実施形態において、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ及びクラッドモードストリッパは、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲと増幅用ファイバＡＦの出力端との間に形成するものとして説明した。しかし、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ及びクラッドモードストリッパは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲと増幅用ファイバＡＦの入力端との間に形成されていてもよいし、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲと増幅用ファイバＡＦの出力端との間、及び、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲと増幅用ファイバＡＦの入力端との間の両方に形成されていてもよい。

【0068】

また、増幅用ファイバＡＦには、紫外線の感受性を向上させることを目的としてホウ素が添加されている場合がある。加熱条件設定方法Ｓ１を含む製造方法Ｓ３は、ファイバレーザシステムＦＬＳが採用する増幅用ファイバＡＦにホウ素が添加されているか否かに関わらず、好適に利用することができる。

【0069】

また、製造方法Ｓ３は、図１に示した加熱条件設定方法Ｓ１の代わりに、図３に示した加熱条件設定方法Ｓ２を含むように定められていてもよい。

【0070】

（第２の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳ）
図９に示すように、第２の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳは、第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳ（図８参照）が備えているｎ個のファイバレーザユニットＦＬＵｉの代わりに、１個のファイバレーザユニットＦＬＵ１を備えている。第２の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１は、第１の典型例のファイバレーザシステムＦＬＳが備えているファイバレーザユニットＦＬＵ１と同様の構成を有する。ただし、ファイバレーザシステムＦＬＳが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１は、ファイバレーザシステムＦＬＳが備えているファイバレーザユニットＦＬＵ１と比較して、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの各々が増幅用ファイバＡＦに直接形成されているのではなく、それぞれ、増幅用ファイバＡＦとは別個の光ファイバに形成されている点が異なる。

【0071】

したがって、ファイバレーザシステムＦＬＳは、図９に示すように、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲとして機能するグレーティングが書き込まれた光ファイバであるファイバブラッググレーティング１Ａと、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲとして機能するグレーティングが書き込まれた光ファイバであるファイバブラッググレーティング１Ｂと、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧとして機能するグレーティングが書き込まれた光ファイバであるファイバブラッググレーティング１Ｃと、を備えている。なお、ファイバブラッググレーティング１Ａ，１Ｂは、図６に示したファイバブラッググレーティング１と同様に構成されており、ファイバブラッググレーティング１Ｃは、コアに書き込まれたグレーティングが光ファイバの横断面に対して傾きを有している点を除いて、ファイバブラッググレーティング１と同様に構成されている。

【0072】

ファイバブラッググレーティング１Ａの入射端は、接続点Ｐａにおいて励起コンバイナＰＣの出力ポートに接続されており、ファイバブラッググレーティング１Ａの出射端は、接続点Ｐｂにおいて増幅用ファイバＡＦの入力端に接続されている。ファイバブラッググレーティング１Ｂの入射端は、接続点Ｐｃにおいて増幅用ファイバの出力端に接続されており、ファイバブラッググレーティング１Ｂの出射端は、接続点Ｐｄにおいてファイバブラッググレーティング１Ｃの入射端に接続されている。ファイバブラッググレーティング１Ｃの入射端は、接続点Ｐｄにおいてファイバブラッググレーティング１Ｂの出力端に接続されており、ファイバブラッググレーティング１Ｃの出射端は、接続点Ｐｅにおいて出力デリバリファイバＯＤＦの入射端面に接続されている。なお、各接続点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅにおいて、各光ファイバ同士は、融着により接続されている。

【0073】

（製造方法Ｓ３の変形例）
図９に示したファイバレーザシステムＦＬＳは、図７に示した製造方法Ｓ３の一部を変形した変形例を用いて製造することができる。ここでは、変形例の製造方法Ｓ３において図７に示した製造方法Ｓ３から変更した点についてのみ説明する。

【0074】

変形例の製造方法Ｓ３が含む工程Ｓ３１は、増幅用ファイバＡＦの両端部近傍の代わりに、２つの光ファイバの各々に、それぞれ高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを形成する工程である。なお、変形例の製造方法Ｓ３において、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの各々を形成される光ファイバは、増幅用ファイバＡＦと異なり、イッテルビウムが添加されていない。

【0075】

変形例の製造方法Ｓ３が含む工程Ｓ３２は、増幅用ファイバＡＦの一方の端部近傍の代わりに、１つの光ファイバにスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを形成する工程である。

【0076】

変形例の製造方法Ｓ３が含む工程Ｓ３３は、図７に示した製造方法Ｓ３が含む工程Ｓ３３と同じ工程である。

【0077】

変形例の製造方法Ｓ３は、工程Ｓ３３の後に実施される工程であって、（１）増幅用ファイバＡＦの一方の端部に高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを形成した光ファイバを融着し、（２）増幅用ファイバＡＦの他方の端部に低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを形成した光ファイバを融着し、（３）低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの端部のうち増幅用ファイバＡＦと逆側の端部にスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを形成した光ファイバを融着する工程を更に含む。

【0078】

変形例の製造方法Ｓ３は、図７に示した製造方法Ｓ３と同じ効果を奏する。また、変形例の製造方法Ｓ３によれば、実使用時に生じ得る温度上昇が抑制されたファイバレーザシステムＦＬＳを製造することができる。

【0079】

図７に示した製造方法Ｓ３の説明及び変形例の製造方法Ｓ３の説明から明らかなように、加熱条件設定方法Ｓ１を含む製造方法Ｓ３は、イッテルビウムが添加されている光ファイバ（例えば増幅用ファイバＡＦ）にファイバブラッググレーティングあるいはスラントファイバブラッググレーティングを形成する場合に適用することもできるし、イッテルビウムが添加されていない光ファイバにファイバブラッググレーティングあるいはスラントファイバブラッググレーティングを形成する場合に適用することができる。

【0080】

また、ファイバレーザシステムＦＬＳあるいはファイバレーザシステムＦＬＳを製造する場合に、（１）単一の光ファイバである増幅用ファイバＡＦに対して３つのファイバブラッググレーティング（高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ）を形成するか（図８参照）、（２）３つの別個の光ファイバの各々に対して、それぞれ、３つのファイバブラッググレーティングを形成するか（図９参照）は、例えば３つのファイバブラッググレーティングの各々に対して設定される加熱条件（Ｔ，ｔ）に応じて、適宜定めることができる。また、製造方法Ｓ３においては、３つのファイバブラッググレーティングのうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲの少なくとも何れか一方が増幅用ファイバに形成されており、それ以外のファイバブラッググレーティングが別個の光ファイバに形成されている構成も採用することができる。

【0081】

〔まとめ〕
本発明の一実施形態に係る加熱条件の設定方法（加熱条件設定方法Ｓ１，Ｓ２）は、ファイバブラッググレーティング（高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲ、及びスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧ）を熱エージングする際の加熱条件の設定方法であって、上記ファイバブラッググレーティングの温度係数γと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係γ（Ｅｄ）に基づき、温度係数γが所望の上限値γmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程（Ｓ１１）と、緩和エネルギーＥｄが下限値Ｅｄmin以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程（Ｓ１２，Ｓ２２）と、を含んでいる、ことを特徴とする。

【0082】

また、本発明の一実施形態に係る加熱条件の設定方法（加熱条件設定方法Ｓ１，Ｓ２）は、緩和エネルギーＥｄが予め定められた値Ｅｄ１，Ｅｄ２，…，Ｅｄｎ（ｎは２以上の自然数）になるまで熱エージングしたファイバブラッググレーティングの温度係数γ１，γ２，…，γｎから、対応関係γ（Ｅｄ）を導出する工程（Ｓ１０）を更に含んでいる、ことが好ましい。

【0083】

また、本発明の一実施形態に係る加熱条件の設定方法において、対応関係γ（Ｅｄ）は、少なくとも一部の領域において線形な対応関係である、ことが好ましい。

【0084】

また、本発明の一実施形態に係る加熱条件の設定方法（加熱条件設定方法Ｓ２）は、上記ファイバブラッググレーティングの規格化結合定数ＮＣＣと上記ファイバブラッググレーティングの緩和エネルギーＥｄとの間の対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）に基づき、規格化結合定数ＮＣＣが所望の上限値ＮＣＣmax以下となる、緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’を特定する工程（Ｓ２１）を更に含んでおり、上記加熱条件を設定する工程（Ｓ２２）は、上記下限値Ｅｄmin及び上記下限値Ｅｄmin’のうち大きい方をＥｄmaxとして、上記緩和エネルギーＥｄがＥｄmax以上になるように、上記ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する工程である、ことが好ましい。

【0085】

また、本発明の一実施形態に係るファイバブラッググレーティング（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、及び、両端部近傍に高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲと低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲとが形成された増幅用ファイバＡＦ）の製造方法は、上記設定方法（加熱条件設定方法Ｓ１，Ｓ２）に従って、ファイバブラッググレーティングを熱エージングする際の加熱条件を設定する設定工程と、上記設定工程にて設定された加熱条件を満たすようにファイバブラッググレーティングを熱エージングする熱エージング工程（Ｓ３３）と、を含んでいる、ことを特徴とする。

【0086】

また、本発明の一実施形態に係るファイバレーザシステム（ＦＬＳ）の製造方法（Ｓ３）は、励起光源（ＰＳｊ）と、増幅用ファイバ（ＡＦ）と、上記増幅用ファイバを共振器として機能させる２つのファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ−ＨＲ，ＦＢＧ−ＬＲ）であって、それぞれの反射率が互いに異なる２つのファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ−ＨＲ，ＦＢＧ−ＬＲ）と、を含むファイバレーザユニット（ＦＬＵｉ）を少なくとも１台備えているファイバレーザシステムの製造方法であって、本発明の一実施形態に係るファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記２つのファイバブラッググレーティングの各々を製造する工程を含んでいることを特徴とする。

【0087】

また、本発明の一実施形態に係るファイバレーザシステムの製造方法（Ｓ３）において、上記ファイバレーザユニット（ＦＬＵｉ）は、増幅用ファイバ（ＡＦ）により生成されたレーザ光に対応する誘導ラマン散乱光を上記レーザ光よりも優先的に損失させるスラントファイバブラッググレーティング（ＳＦＢＧ）を更に含み、本発明の一実施形態に係るファイバブラッググレーティングの製造方法を用いて上記スラントファイバブラッググレーティングを製造する工程を更に含んでいる、ことが好ましい。

【0088】

〔付記事項〕
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。

【符号の説明】

【0089】

Ｓ１ 加熱条件設定方法
Ｓ１０ 対応関係γ（Ｅｄ）を導出する工程
Ｓ１１ 緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄminを特定する工程
Ｓ１２ 加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程
Ｓ２ 加熱条件設定方法
Ｓ２１ 対応関係ＮＣＣ（Ｅｄ）を導出する工程
Ｓ２２ 緩和エネルギーＥｄの下限値Ｅｄmin’を特定する工程
Ｓ２３ 加熱条件（Ｔ，ｔ）を設定する工程
Ｓ３ 製造方法
Ｓ３１ ファイバブラッググレーティングを形成する工程
Ｓ３２ スラントファイバブラッググレーティングを形成する工程
Ｓ３３ ファイバブラッググレーティングを熱エージングする工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】