[发明专利]光子带隙光纤、以及使用光子带隙光纤的光纤激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够除去高次模光而传播基模光，并且能够传播功率大的光的光子带隙光纤(photonic bandgap fibers)、以及使用光子带隙光纤的光纤激光装置。

背景技术

作为在加工机、医疗器械、测量仪等领域使用的激光装置的一种，公知有光纤激光装置。在这样的光纤激光装置中，存在从放大用光纤射出的光通过传输光纤(Delivery Fiber)传播至所希望的场所后射出的情况。从传输光纤射出的光，存在被透镜聚光，或通过波长转换元件将光的波长转换为短波长侧的情况。在这些情况下，从提高聚光性的观点、或提高波长转换效率的观点来看，优选使基模(LP01模)光的功率大高次模光的功率减少的光束品质优越的光从传输光纤射出。

作为这样的传输光纤，例如可举出仅传播基模光的单模光纤。但是，单模光纤一般光的有效截面积(A_eff)小，因此即使想要传播功率大的光，也产生由光的功率密度变高而引起的非线形光学效应等的现象，从而传播功率大的光是困难的。因此，进行了抑制高次模光的传播而传播基模光并且放大光的有效截面积这样的尝试。作为该尝试所使用的光纤，除了可举出传播的纤芯的外周面由包层围起的光纤之外还可举出光子带隙光纤。

下述专利文献1记载有这样的光子带隙光纤。在该光子带隙光纤中，以多个高折射率部成为正六边形的外形的方式分别配置为三角格子状。但是，在应该配置高折射率部的该正六边形的中心的位置以及包围它的6个应该配置高折射率部的位置，不配置这些高折射率部，而是通过包括未配置这些高折射率部的位置的区域形成纤芯区域。换句话说，该光子带隙光纤是未配置有7个高折射率部而是形成有纤芯区域的所谓的7单元纤芯型光子带隙光纤。而且该光子带隙光纤构成为，以规定的弯曲半径处于弯曲的状态，由弯曲产生的基模光与高次模光的弯曲损失之差而限制高次模光的传播，从而实际上仅传播基模。

专利文献1:日本特开2012-73389号公报

光的有效截面积用下式表示。

其中，E(r)表示光纤内的电解分布，r表示光纤的径向的距离。

从上式可知，光纤的光所传播的区域大的一方，能够使光的有效截面积变大。但是，如上述那样专利文献1所记载的光子带隙光纤，由于应该配置的7个高折射率部未被配置而是形成有纤芯区域，因此成为与该纤芯区域的面积对应的光的有效截面积。近年来，谋求射出功率更大的光的光纤，但在专利文献1记载的光子带隙光纤中，存在无法使光的有效截面积足够大，导致产生非线形光学效应的担忧。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供能够除去高次模光而传播基模光，并且能够传播功率大的光的光子带隙光纤、以及使用光子带隙光纤的光纤激光装置。

为了解决上述课题，本发明者们，为了抑制非线形光学效应的产生，对为了使光的有效截面积比上述7单元纤芯型的光子带隙光纤大，而增大纤芯区域的面积进行了研究。为了实现此目的，得到如下结论：在应该配置高折射率部的该正六边形的中心的位置和包围它们的6个应该配置高折射率部的位置、以及包围该6个应该配置高折射率部的位置的12个应该配置高折射率部的位置不配置高折射率部，而是设为19单元纤芯型的光子带隙光纤即可。但是，除去高次模光并传播基模光的19单元纤芯型的光子带隙光纤以往没有研究。因此，本发明者对能够在19单元纤芯型的光子带隙光纤中除去高次模光并传播基模光的条件认真研究，得到本发明。

即，本发明的光子带隙光纤具备：纤芯区域；以及包层区域，由折射率比上述纤芯区域的折射率高的多个高折射率部包围上述纤芯区域而配置为三角格子状，并且各个上述高折射率部之间被折射率与上述纤芯区域相等的介质填埋，上述光子带隙光纤以至少一部分按照规定的半径弯曲的状态使用，上述光子带隙光纤的特征在于，上述多个高折射率部以19单元纤芯型配置为3层，V值在1.5以上且1.63以下，在将上述高折射率部相对于上述介质的相对折射率差设为Δ％，将格子常数设为Λμm，将上述规定的弯曲半径设为Rcm的情况下，满足下式(1)以及式(2)

A_HOM+B_HOM∧+C_HOM∧²+D_HOM∧³≤Δ≤A_FM+B_FM∧+C_FM∧²+D_FM∧³···(1)

15≤R≤25···(2)

其中，