光纤激光器、以及激光的输出方法与流程

1.本发明涉及一种光纤激光器。另外，涉及一种使用光纤激光器的激光的输出方法。


背景技术：

2.在材料(例如金属)的加工(例如切断、焊接、或者切削)中，开始取代使用刀具及钻头等的机械加工而使用加工精度及加工速度优良的激光加工。作为用于激光加工的激光源，特别需要容易缩小激光的光斑直径的光纤激光器。
3.光纤激光器使用由设置于增益光纤的一端的低反射镜和设置于增益光纤的另一端的高反射镜构成的谐振器递归地放大激光。递归地放大的激光经由低反射镜向谐振器的外部输出。增益光纤通常由在纤芯中添加有稀土类元素的双层包层光纤构成。另外，低反射镜及高反射镜通常由光纤布拉格光栅构成。作为公开这样的光纤激光器的文献，例如可举出专利文献1。
4.此外，光纤激光器不但作为加工用的激光源使用，也作为通信用的激光源使用。现有技术文献专利文献
5.专利文献1：日本公开专利公报“特开2017-187554号公报”

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题
6.上述的光纤激光器只能从设置于增益光纤的两端的镜的一个(低反射镜侧)输出激光。因此，不能实现如下的灵活使用方法，即：在某些条件下使用从一个镜输出的激光，在其它的条件下使用从另一个镜输出的激光。另外，上述的光纤激光器只能输出单一波长(属于低反射镜的反射波长带与高反射镜的反射波长带的重合部分的波长)的激光。因此，不能实现如下的灵活使用方法，即：在某些条件下使用第一波长的激光，在其它条件下使用第二波长的激光。
7.本发明针对上述技术问题而做出。本发明一方式的目的在于，实现一种光纤激光器，可以从两侧输出波长不同的激光。另外，本发明的一方式的目的在于，实现一种激光的输出方法，可以从光纤激光器的两侧输出波长不同的激光。(二)技术方案
8.在本发明一方式的光纤激光器中，采用如下结构，具备：增益光纤；第一低反射镜及第二高反射镜，其设置于从所述增益光纤的第一端部射出的激光的光路上；第二低反射镜及第一高反射镜，其设置于从所述增益光纤的第二端部射出的激光的光路上；第一传输光纤，其被输入从所述第一端部射出的激光；以及第二传输光纤，其被输入从所述第二端部射出的激光，光纤激光器能够使所述第一低反射镜的反射波长带的至少一部分与所述第一高反射镜的反射波长带的至少一部分重合，以及，能够使所述第二低反射镜的反射波长带的至少一部分与所述第二高反射镜的反射波长带的至少一部分重合，而且所述第一高反射
镜的反射波长带与所述第二高反射镜的反射波长带不重合，所述光纤激光器具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式中，从所述第一传输光纤输出：利用由所述第一低反射镜及所述第一高反射镜构成的第一谐振器递归地放大且透过了所述第一低反射镜的第一波长的激光，在所述第二工作模式中，从所述第二传输光纤输出：利用由所述第二低反射镜及所述第二高反射镜构成的第二谐振器递归地放大且透过了所述第二低反射镜的第二波长的激光，所述光纤激光器还具备工作模式切换机构，其对所述第一工作模式和所述第二工作模式进行切换。
9.在本发明一方式的激光的输出方法中，构成为，包含：第一工序，从第一传输光纤输出：利用由第一低反射镜和第一高反射镜构成的第一谐振器递归地放大且透过了所述第一低反射镜的激光，其中，所述第一低反射镜配置于从增益光纤的第一端部射出的激光的光路上，所述第一高反射镜和配置于从所述增益光纤的第二端部射出的激光的光路上；第二工序，从第二传输光纤输出：利用由第二低反射镜和第二高反射镜构成的第二谐振器递归地放大且透过了所述第二低反射镜的激光，其中，所述第二低反射镜配置于从所述增益光纤的所述第二端部射出的激光的光路上，所述第二高反射镜配置于从所述增益光纤的所述第一端部射出的激光的光路上；以及切换工序，对所述第一工序和所述第二工序进行切换。(三)有益效果
10.根据本发明一方式，能够实现一种光纤激光器，可以从两侧输出波长不同的激光。另外，根据本发明一方式，能够实现一种激光的输出方法，可以从光纤激光器的两侧输出波长不同的激光。
附图说明
11.图1是表示本发明一实施方式的光纤激光器的结构的框图。图2与图1的光纤激光器相关，是例示了使第一低反射镜的反射波长带移位前后的、第一低反射镜、第二低反射镜、第一高反射镜、以及第二高反射镜的反射波长带的关系的图。图3与图1的光纤激光器相关，是例示了使第二低反射镜的反射波长带移位前后的、第一低反射镜、第二低反射镜、第一高反射镜、以及第二高反射镜的反射波长带的关系的图。图4是表示图1的光纤激光器的第一变形例的框图。图5是表示图1的光纤激光器的第二变形例的框图。图6是表示图1的光纤激光器的第三变形例的框图。
具体实施方式
12.(光纤激光器的结构)参照图1对本发明的一实施方式的光纤激光器1的结构进行说明。图1是表示光纤激光器1的结构的框图。
13.如图1所示，光纤激光器1具备：增益光纤11、低反射镜12a、12b、高反射镜13a、13b、激励合并器14a、14b、激励光源组15a、15b、传输光纤16a、16b。
14.增益光纤11是具有使用激励光的能量放大激光的功能的光纤。
15.此外，在本实施方式中，作为增益光纤11而使用在纤芯中添加了稀土类元素的双层包层光纤。但是，增益光纤11不限于双层包层光纤。即，如果是具备对激光进行导波的导波路径(相当于纤芯)、和对激励光进行导波的导波路径(相当于包层)的光纤，则能够作为增益光纤11使用。另外，在本实施方式中，使用镱作为添加于纤芯的稀土类元素。但是，添加于纤芯的稀土类元素不限于镱。例如，可以将铥、铈、钕、铕、铒等镱以外的稀土类元素添加于纤芯。
16.在从增益光纤11的第一端部11a射出的激光的光路上设置有第一低反射镜12a、第二高反射镜13b。另一方面，在从增益光纤11的第二端部11b射出的激光的光路上设置有第二低反射镜12b、第一高反射镜13a。第一高反射镜13a及第二高反射镜13b以反射波长带互不重合的方式构成，第一高反射镜13a和第二高反射镜13b不构成谐振器。此外，所谓的反射波长带是指：该波长的反射率与最大反射率(反射率最大的波长的反射率)的差为20db以下的波长的范围。
17.在光纤激光器1中，如后面说明的那样，能够使第一低反射镜12a的反射波长带的至少一部分与第一高反射镜13a的反射波长带的至少一部分相互重合。此时，设置于增益光纤11的两端的第一低反射镜12a及第一高反射镜13a构成递归地放大属于这两个反射波长带的重合部分的波长λa的激光的第一谐振器oa。在波长λa中，第一低反射镜12a的反射率(例如为10％以下)比第一高反射镜13a的反射率(例如为95％以上)低。因此，在第一谐振器oa中递归地放大的波长λa的激光主要经由第一低反射镜12a向第一谐振器oa的外部输出。
18.在此，在本实施方式中，采用从接近增益光纤11的第二端部11b的一侧开始按顺序排列第一高反射镜13a、第二低反射镜12b的配置。即，第二低反射镜12b配置于第一谐振器oa的外部。因此，能够降低因第二低反射镜12b而妨碍第一谐振器oa中的激光的递归放大的可能性。
19.另外，在光纤激光器1中，如后面说明的那样，能够使第二低反射镜12b的反射波长带的至少一部分与第二高反射镜13b的反射波长带的至少一部分相互重合。此时，设置于增益光纤11的两端的第二低反射镜12b及第二高反射镜13b构成递归地放大属于这两个反射波长带的重合部分的波长λb的激光的第二谐振器ob。在波长λb中，第二低反射镜12b的反射率(例如为10％以下)比第二高反射镜13b的反射率(例如为95％以上)低。因此，在第二谐振器ob中递归地放大的波长λb的激光主要经由第二低反射镜12b向第二谐振器ob的外部输出。
20.在此，在本实施方式中，采用从接近增益光纤11的第一端部11a的一侧开始按顺序排列第二高反射镜13b、第一低反射镜12a的配置。即，第一低反射镜12a配置于第二谐振器ob的外部。因此，能够降低因第一低反射镜12a而妨碍第二谐振器ob中的激光的递归放大的可能性。
21.此外，在本实施方式中，作为第一低反射镜12a、第二低反射镜12b、第一高反射镜13a、以及第二高反射镜13b而使用光纤布拉格光栅(在纤芯中写入有布拉格光栅的光纤)。在此，写入作为第一低反射镜12a、第二低反射镜12b、第一高反射镜13a、以及第二高反射镜13b发挥功能的布拉格光栅的光纤可以是熔接于增益光纤11的、不同于增益光纤11的光纤，也可以是增益光纤11。但是，第一低反射镜12a、第二低反射镜12b、第一高反射镜13a、以及
第二高反射镜13b不限于光纤布拉格光栅。如果是波长λa及波长λb中的反射率比第一高反射镜13a及第二高反射镜13b低(例如10％以下)的镜，则能够分别作为第一低反射镜12a及第二低反射镜12b使用。另外，如果是波长λa及波长λb中的反射率比第一低反射镜12a及第二低反射镜12b高(例如95％以上)的镜，则能够分别作为第一高反射镜13a及第二高反射镜13b使用。
22.第一激励合并器14a具备至少一个谐振器侧端口14ax、至少m个光源组侧输入端口14ay1～14aym(m是表示构成第一激励光源组15a的激励光源的个数的任意的自然数)、以及至少一个光源组侧输出端口14az。第一激励合并器14a的谐振器侧端口14ax经由第一低反射镜12a及第二高反射镜13b连接于增益光纤11的第一端部11a。第一激励合并器14a的各光源组侧输入端口14ayi(i＝1，2，
…
，m)连接于构成第一激励光源组15a的激励光源15ai。在各个激励光源15a1～15am中生成的激励光经由第一激励合并器14a向增益光纤11的包层输入，用于使添加于增益光纤11的纤芯的稀土类元素迁移到翻转分布状态。另一方面，第一激励合并器14a的光源组侧输出端口14az连接于第一传输光纤16a。在第一谐振器oa中生成的波长λa的激光经由第一激励合并器14a向第一传输光纤16a输入。
23.此外，在本实施方式中，作为激励光源15a1～15am而使用激光二极管。但是，激励光源15a1～15am不限于激光二极管。即，只要是能够输出使添加于增益光纤11的纤芯的稀土类元素迁移到翻转分布状态的光的光源，都能够作为激励光源15a1～15am使用。另外，在本实施方式中，作为第一传输光纤16a使用熔丝模式光纤。但是，第一传输光纤16a不限于熔丝模式光纤。即，如果是能够对从第一谐振器oa输出的激光进行导波的光纤，即使是单模光纤或者熔丝模式光纤以外的多模光纤，也能够作为第一传输光纤16a使用。此外，所谓的熔丝模式光纤，是指多模式光纤(导波模式的数量是2以上的光纤)中的导波模式的数量是25以下的光纤。
24.第二激励合并器14b具备至少一个谐振器侧端口14bx、至少n个光源组侧输入端口14by1～14byn(n是表示构成第二激励光源组15b的激励光源的个数的任意的自然数)、以及至少一个光源组侧输出端口14bz。第二激励合并器14b的谐振器侧端口14bx经由第二低反射镜12b及第一高反射镜13a连接于增益光纤11的第二端部11b。第二激励合并器14b的各光源组侧输入端口14byj(j＝1，2，
…
，n)连接于构成第二激励光源组15b的激励光源15bj。在各个激励光源15b1～15bn中生成的激励光经由第二激励合并器14b向增益光纤11的包层输入，用于使添加于增益光纤11的纤芯的稀土类元素迁移到翻转分布状态。另一方面，第二激励合并器14b的光源组侧输出端口14bz连接于第二传输光纤16b。在第二谐振器ob中生成的波长λb的激光经由第二激励合并器14b向第二传输光纤16b输入。
25.此外，在本实施方式中，作为激励光源15b1～15bn而使用激光二极管。但是，激励光源15b1～15bn不限于激光二极管。即，只要是能够输出使添加于增益光纤11的纤芯的稀土类元素迁移到翻转分布状态的光的光源，都能够作为激励光源15b1～15bn使用。另外，在本实施方式中，作为第二传输光纤16b使用熔丝模式光纤。但是，第二传输光纤16b不限于熔丝模式光纤。即，如果是能够对从第二谐振器ob输出的激光进行导波的光纤，即使是单模光纤或者熔丝模式光纤以外的多模光纤，也能够作为第二传输光纤16b使用。
26.此外，在本实施方式中，光纤激光器1作为具备第一激励光源组15a和第二激励光源组15b的双向激励型的光纤激光器来实现，但本发明不限于此。即，光纤激光器1既能够作
为仅具备第一激励光源组15a的单向激励型的光纤激光器来实现，也能够作为仅具备第二激励光源组15b的单向激励型的光纤激光器来实现。另外，光纤激光器1不限于这些端面激励型的光纤激光器，也可以是侧面激励型的光纤激光器。此外，所谓的端面激励型的光纤激光器，是指从增益光纤的端面向增益光纤输入激励光的类型的光纤激光器，所谓的侧面激励型的光纤激光器，是指从增益光纤的侧面向增益光纤输入激励光的类型的光纤激光器。
27.(光纤激光器的工作)参照图2及图3对光纤激光器1的工作进行说明。
28.光纤激光器1能够采取如下的三个工作模式。
29.第一工作模式是经由第一低反射镜12a输出在第一谐振器oa中放大的波长λa的激光的工作模式。在第一工作模式中，从激励光源组15a、15b输出的激励光的能量主要用于在第一谐振器oa中放大波长λa的激光而消耗。因此，第二谐振器ob中的波长λb的激光的放大是可以不进行、或者即使进行也是能够无视的程度。第一工作模式在第一谐振器oa的增益比第二谐振器ob的增益高时实现。此外，所谓的第一谐振器oa的增益是指，也考虑进去构成第一谐振器oa的光波导(在本实施方式中，由第一低反射镜12a、第二高反射镜13b、增益光纤11、以及第一高反射镜13a构成的光波导)中的损失的增益。同样，所谓的第二谐振器ob的增益是指，也考虑进去构成第二谐振器ob的光波导(在本实施方式中，由第二低反射镜12b、第一高反射镜13a、增益光纤11、以及第二高反射镜13b构成的光波导)中的损失的增益。
30.第二工作模式是经由第二低反射镜12b输出在第二谐振器ob中放大的波长λb的激光的工作模式。在第二工作模式中，从激励光源组15a、15b输出的激励光的能量主要用于在第二谐振器ob中放大波长λb的激光而消耗。因此，第一谐振器oa中的波长λa的激光的放大是可以不进行、或者即使进行也是能够无视的程度。第二工作模式在第二谐振器ob的增益比第一谐振器oa的增益高时实现。
31.第三工作模式是经由第一低反射镜12a输出在第一谐振器oa中放大的波长λa的激光并且经由第二低反射镜12b输出在第二谐振器ob中放大的波长λb的激光的工作模式。在第三工作模式中，从激励光源组15a、15b输出的激励光的能量用于在第一谐振器oa中放大波长λa的激光，并且用于在第二谐振器ob中放大波长λb的激光。第三工作模式在第一谐振器oa的增益与第二谐振器ob的增益正好相等时实现。
32.光纤激光器1具有第一反射波长带变更机构17a及第二反射波长带变更机构17b，作为用于切换工作模式的机构(相当于权利要求中的“工作模式切换机构”)。
33.第一反射波长带变更机构17a是用于变更第一低反射镜12a的反射波长带的机构。在本实施方式中，作为第一反射波长带变更机构17a，而使用变更向作为第一低反射镜12a发挥功能的光纤布拉格光栅作用的张力的机构。如果增大向该光纤布拉格光栅作用的张力，则该光纤布拉格光栅的周期变大，第一低反射镜12a的反射波长带向长波长侧移位。相反，如果减小向该光纤布拉格光栅作用的张力，则该光纤布拉格光栅的周期变小，第一低反射镜12a的反射波长带向短波长侧移位。
34.图2是例示了第一反射波长带变更机构17a使第一低反射镜12a的反射波长带向长波长侧移位前后的、第一低反射镜12a、第二低反射镜12b、第一高反射镜13a、以及第二高反射镜13b的反射波长带的关系的图。
35.第一低反射镜12a的反射波长带的频带宽度设定为例如0.3nm以上且3nm以下(在
图示的例子中是2nm)，第一高反射镜13a的反射波长带的频带宽度设定为例如4nm以上且5nm以下(在图示的例子中是4nm)。另外，第一低反射镜12a的反射波长带的中心波长设定为例如1081nm，第一高反射镜13a的反射波长带的中心波长设定为例如1080nm。
36.如图2所示，当使第一低反射镜12a的反射波长带向长波长侧移位时，第一低反射镜12a的反射波长带与第一高反射镜13a的反射波长带的重合部分减少(在图示的例子中，当移位量不足2nm时)或者消失(在图示的例子中，当移位量是2nm以上时)。其结果为，第二谐振器ob的增益比第一谐振器oa的增益高，实现向上述的第二工作模式的迁移。此外，在图2中，例示了在使第一低反射镜12a的反射波长带移位之前，第一低反射镜12a的反射波长带包含于第一高反射镜13a的反射波长带的结构，但不限于此。例如，也可以使第一高反射镜13a的反射波长带的上限波长比第一低反射镜12a的反射波长带的上限波长短。由此，即使第一低反射镜12a的反射波长带的移位量更小，也能够向第二工作模式迁移。
37.此外，在本实施方式中，作为第一反射波长带变更机构17a，而使用变更向作为第一低反射镜12a发挥功能的光纤布拉格光栅作用的张力的机构，但本发明不限于此。例如，也可以将使用珀耳帖元件等变更作为第一低反射镜12a发挥功能的光纤布拉格光栅的温度的机构作为第一反射波长带变更机构17a使用。在这种情况下，如果提高该光纤布拉格光栅的温度，则主要利用玻璃的热膨胀增大该光纤布拉格光栅的周期，其结果为，第一低反射镜12a的反射波长带向长波长侧移位。相反，如果降低该光纤布拉格光栅的温度，则主要利用玻璃的热收缩减小该光纤布拉格光栅的周期，其结果为，第一低反射镜12a的反射波长带向短波长侧移位。
38.第二反射波长带变更机构17b是用于变更第二低反射镜12b的反射波长带的机构。在本实施方式中，作为第二反射波长带变更机构17b，而使用变更向作为第二低反射镜12b发挥功能的光纤布拉格光栅作用的张力的机构。如果增大向该光纤布拉格光栅作用的张力，则该光纤布拉格光栅的周期变大，第二低反射镜12b的反射波长带向长波长侧移位。相反，如果减小向该光纤布拉格光栅作用的张力，则该光纤布拉格光栅的周期变小，第二低反射镜12b的反射波长带向短波长侧移位。
39.图3是例示了第二反射波长带变更机构17b使第二低反射镜12b的反射波长带向长波长侧移位前后的、第一低反射镜12a、第二低反射镜12b、第一高反射镜13a、以及第二高反射镜13b的反射波长带的关系的图。
40.第二低反射镜12b的反射波长带的频带宽度设定为例如0.3nm以上且3nm以下(在图示的例子中是2nm)，第二高反射镜13b的反射波长带的频带宽度设定为例如4nm以上且5nm以下(在图示的例子中是4nm)。第二低反射镜12b的反射波长带的中心波长设定为例如1091nm，第二高反射镜13b的反射波长带的中心波长设定为例如1090nm。
41.如图3所示，当使第二低反射镜12b的反射波长带向长波长侧移位时，第二低反射镜12b的反射波长带与第二高反射镜13b的反射波长带的重合部分减少(在图示的例子中，当移位量不足2nm时)或者消失(在图示的例子中，当移位量是2nm以上时)。其结果为，第一谐振器oa的增益比第二谐振器ob的增益高，实现向上述的第一工作模式的迁移。此外，在图3中，例示了在使第二低反射镜12b的反射波长带移位之前，第二低反射镜12b的反射波长带包含于第二高反射镜13b的反射波长带的结构，但不限于此。例如，也可以使第二高反射镜13b的反射波长带的上限波长比第二低反射镜12b的反射波长带的上限波长短。由此，即使
第二低反射镜12b的反射波长带的移位量更小，也能够向第一工作模式迁移。
42.此外，在本实施方式中，作为第二反射波长带变更机构17b，而使用变更向作为第二低反射镜12b发挥功能的光纤布拉格光栅作用的张力的机构，但本发明不限于此。例如，也可以将使用珀耳帖元件等变更作为第二低反射镜12b发挥功能的光纤布拉格光栅的温度的机构作为第二反射波长带变更机构17b使用。在这种情况下，如果提高该光纤布拉格光栅的温度，则主要利用玻璃的热膨胀增大该光纤布拉格光栅的周期，其结果为，第二低反射镜12b的反射波长带向长波长侧移位。相反，如果降低该光纤布拉格光栅的温度，则主要利用玻璃的热收缩减小该光纤布拉格光栅的周期，其结果为，第二低反射镜12b的反射波长带向短波长侧移位。
43.另外，在本实施方式中，采用变更第一低反射镜12a的反射波长带及第二低反射镜12b的反射波长带双方的结构，但不限于此。例如，也可以采用变更第一低反射镜12a的反射波长带及第二低反射镜12b的反射波长带的一方的结构，还可以采用变更第一高反射镜13a的反射波长带及第二高反射镜13b的一方或者双方的结构。更一般而言，只要是变更第一低反射镜12a、第二低反射镜12b、第一高反射镜13a、以及第二高反射镜13b中的至少一个反射镜的反射波长带的结构即可。因为要实现工作模式的切换，只要能够使第一谐振器oa的增益与第二谐振器ob的增益的大小关系变化即可。
44.(光纤激光器的第一变形例)对光纤激光器1的第一变形例(以下也记载为“光纤激光器1a”)参照图4进行说明。图4是表示本变形例的光纤激光器1a的结构的框图。此外，在图4中，省略第一反射波长带变更机构17a及第二反射波长带变更机构17b的图示。
45.图1所示的光纤激光器1与图4所示的光纤激光器1a的不同点是：第一低反射镜12a及第二低反射镜12b的配置。
46.即，在图1所示的光纤激光器1中，第一低反射镜12a及第二低反射镜12b分别配置于第一激励合并器14a及第二激励合并器14b的谐振器侧。因此，不可避免向第一低反射镜12a及第二低反射镜12b分别入射在第一激励光源组15a及第二激励光源组15b中生成的激励光。
47.对此，在图4所示的光纤激光器1a中，第一低反射镜12a及第二低反射镜12b分别配置于第一激励合并器14a及第二激励合并器14b的光源组侧。换言之，(1)在第二高反射镜13b与第一低反射镜12a之间设置有用于从第一端部11a侧向增益光纤11供给激励光的第一激励合并器14a，并且，(2)在第一高反射镜13a与第二低反射镜12b之间设置有用于从第二端部11b侧向增益光纤11供给激励光的第二激励合并器14b。因此，可避免向第一低反射镜12a及第二低反射镜12b分别入射在第一激励光源组15a及第二激励光源组15b中生成的激励光。
48.因此，根据图4所示的光纤激光器1a，能够抑制：向第一低反射镜12a及第二低反射镜12b入射激励光引起的、第一低反射镜12a及第二低反射镜12b的长期可靠性的降低。例如，通过按顺序实施：(1)除去光纤的包覆的工序、(2)向光纤的纤芯写入光栅的工序、(3)重涂光纤的工序，来制造光纤布拉格光栅。因此，在光纤布拉格光栅中，有可能在包层的表面残留重涂时混入的异物。这样的异物成为向包层输入激励光时的发热主要原因。但是，根据图4所示的光纤激光器1a，即使在由光纤布拉格光栅构成第一低反射镜12a及第二低反射镜
12b的情况下，也不易引起重涂时混入的异物的发热。另外，根据图4所示的光纤激光器1a，能够抑制：向第一低反射镜12a及第二低反射镜12b入射激励光引起的、激励光的损失。另外，根据图4所示的光纤激光器1a，容易调整使用了第一反射波长带变更机构17a及第二反射波长带变更机构17b的、第一低反射镜12a及第二低反射镜12b的反射波长带。作为其理由，可举出：(1)向第一低反射镜12a及第二低反射镜12b入射激励光引起的发热较小、(2)在由光纤布拉格光栅构成第一低反射镜12a及第二低反射镜12b的情况下，能够减小形成该布拉格光栅的光纤的直径，其结果是，为了使反射波长带移位而能够减小向第一低反射镜12a及第二低反射镜12b作用的张力等。此外，能够减小形成布拉格光栅的光纤的直径是由于以下的理由。即，因为在图4所示的光纤激光器1a中，与第一低反射镜12a及第二低反射镜12b连接的传输光纤16a、16b以及构成第一激励合并器14a及第二激励合并器14b的光源组侧输出端口14az、14bz的光纤的玻璃部分的直径在图1所示的光纤激光器1中，比与第一低反射镜12a及第二低反射镜12b连接的增益光纤11、以及构成第一激励合并器14a及第二激励合并器14b的谐振器侧端口14ax、14bx的光纤的玻璃部分的直径小。
49.(光纤激光器的第二变形例)对光纤激光器1的第二变形例(以下也记载为“光纤激光器1b”)参照图5进行说明。图5是表示本变形例的光纤激光器1b的结构的框图。
50.图1所示的光纤激光器1与图5所示的光纤激光器1b的不同点是：用于切换工作模式的机构(相当于权利要求中的“工作模式切换机构”)的实现方法。
51.在图1所示的光纤激光器1中，通过变更第一低反射镜12a的反射波长带或者第二低反射镜12b的反射波长带，从而实现工作模式的切换。与此相对，在图5所示的光纤激光器1b中，通过变更构成第一谐振器oa的光波导的损失或者构成第二谐振器ob的光波导的损失，从而实现工作模式的切换。
52.在图5的(a)中，示出通过向第二高反射镜13b与第一低反射镜12a之间的光纤施加弯曲(减小弯曲半径)，从而增大构成第一谐振器oa的光波导的损失的状态的光纤激光器1b。在这种情况下，第二谐振器ob的增益比第一谐振器oa的增益大，因此实现第二工作模式。另外，如图5的(a)所示，施加了弯曲的光纤是连接于第一激励合并器14a的光源组侧输出端口14az、并且不入射激励光的(或者，即使入射，入射的激励光的功率也小到能够无视的程度)光纤。因此，能够抑止从弯曲的部分漏出激励光引起产生不良情况。此外，光纤激光器1b作为用于将工作模式切换到第二工作模式的机构，可以具备向第二高反射镜13b与第一低反射镜12a之间的光纤施加弯曲的机构(在图5中未图示)。另外，取代向第二高反射镜13b与第一低反射镜12a之间的光纤施加弯曲或者在向该光纤施加弯曲的基础上，通过向该光纤施加侧压，也能够增大构成第一谐振器oa的光波导的损失。在这种情况下，光纤激光器1b作为用于将工作模式切换到第二工作模式的机构，也可以具备向第二高反射镜13b与第一低反射镜12a之间的光纤施加侧压的机构(在图5中未图示)。
53.在图5的(b)中，示出通过向第一高反射镜13a与第二低反射镜12b之间的光纤施加弯曲(减小弯曲半径)，从而增大构成第二谐振器ob的光波导的损失的状态的光纤激光器1b。在这种情况下，第一谐振器oa的增益比第二谐振器ob的增益大，因此实现第一工作模式。另外，如图5的(b)所示，施加了弯曲的光纤是连接于第二激励合并器14b的光源组侧输出端口14bz，并且不入射激励光的(或者，即使入射，入射的激励光的功率也小到能够无视
的程度)光纤。因此，能够抑止从弯曲的部分漏出激励光引起产生不良情况。此外，光纤激光器1b作为用于将工作模式切换到第一工作模式的机构，可以具备向第一高反射镜13a与第二低反射镜12b之间的光纤施加弯曲的机构(在图5中未图示)。另外，取代向第一高反射镜13a与第二低反射镜12b之间的光纤施加弯曲，或者在向该光纤施加弯曲的基础上，向该光纤施加侧压，从而也能够增大构成第二谐振器ob的光波导的损失。在这种情况下，作为用于将工作模式切换到第一工作模式的机构，光纤激光器1b也可以具备向第一高反射镜13a与第二低反射镜12b之间的光纤施加侧压的机构(在图5中未图示)。
54.(光纤激光器的第三变形例)对光纤激光器1的第三变形例(以下也记载为“光纤激光器1c”)参照图6进行说明。图6是表示本变形例的光纤激光器1c的结构的框图。
55.图1所示的光纤激光器1与图6所示的光纤激光器1c的不同点是：激光的输出方法。
56.在图1所示的光纤激光器1中，采用如下结构，从第一传输光纤16a输出在第一谐振器oa中递归地放大的波长λa的激光，从第二传输光纤16b输出在第二谐振器ob中递归地放大的波长λb的激光。与此相对，在图6所示的光纤激光器1c中，采用如下结构，从输出光纤18输出在第一谐振器oa中递归地放大的波长λa的激光和在第二谐振器ob中递归地放大的波长λb的激光。
57.在本变形例的光纤激光器1c中，作为输出光纤18，使用具有柱状或者筒状(在本变形例中是圆柱状)的第一纤芯18a、和包围第一纤芯的筒状(在本变形例中是圆筒状)的第二纤芯18b的光纤。在第一谐振器oa中被递归地放大且沿着第一传输光纤16a导波的波长λa的激光与输出光纤18的第一纤芯18a耦合。另一方面，在第二谐振器ob中被递归地放大且沿着第二传输光纤16b导波的波长λb的激光与输出光纤18的第二纤芯18b耦合。由此，能够从输出光纤18的相反侧的端部输出波长及光束直径不同的两种激光束。
58.此外，第一传输光纤16a的纤芯与输出光纤18的第一纤芯18a既可以熔接也可以空间耦合。同样地，第二传输光纤16b的纤芯与输出光纤18的第二纤芯18b既可以熔接也可以空间耦合。另外，也可以采用将沿第一传输光纤16a导波的波长λa的激光不是与输出光纤18的第一纤芯18a耦合而是与输出光纤18的第二纤芯18b耦合的结构。在这种情况下，也可以采用将沿第二传输光纤16b导波的波长λb的激光不是与输出光纤18的第二纤芯18b耦合而是与输出光纤18的第一纤芯18a耦合的结构。此外，在这种情况下，第一传输光纤16a的纤芯与输出光纤18的第二纤芯18b既可以熔接也可以空间耦合。同样地，第二传输光纤16b的纤芯与输出光纤18的第一纤芯18a既可以熔接也可以空间耦合。
59.(参考方式)此外，也能够实现如下的光纤激光器。即，也能够实现：“一种光纤激光器，其特征在于具备：增益光纤；第一低反射镜及第二低反射镜，其设置于从所述增益光纤的第一端部射出的激光的光路上；以及至少一个高反射镜，其设置于从所述增益光纤的第二端部射出的激光的光路上，所述光纤激光器能够使所述第一低反射镜的反射波长带的至少一部分与所述至少一个高反射镜的任意一个反射波长带的至少一部分重合，以及，能够使所述第二低反射镜的反射波长带的至少一部分与所述至少一个高反射镜的任意一个反射波长带的至少一部分重合”。根据这样的光纤激光器，能够从光纤激光器的单侧输出波长不同的激光。这样的光纤激光器例如能够通过在图1所示的光纤激光器1中，更换第一高反射镜13a和
第二高反射镜13b来实现。
60.(总结)在本发明的方式1的光纤激光器中，采用如下结构，具备：增益光纤；第一低反射镜及第二高反射镜，其设置于从所述增益光纤的第一端部射出的激光的光路上；以及第二低反射镜及第一高反射镜，其设置于从所述增益光纤的第二端部射出的激光的光路上，所述光纤激光器能够使所述第一低反射镜的反射波长带的至少一部分与所述第一高反射镜的反射波长带的至少一部分重合，以及，能够使所述第二低反射镜的反射波长带的至少一部分与所述第二高反射镜的反射波长带的至少一部分重合，并且所述第一高反射镜的反射波长带与所述第二高反射镜的反射波长带不重合。
61.根据上述结构，通过使第一低反射镜的反射波长带的至少一部分与第一高反射镜的反射波长带的至少一部分重合，从而能够从第一低反射镜侧输出属于这两个反射波长带的共同部分的第一波长的激光。另外，根据上述的结构，通过使第二低反射镜的反射波长带的至少一部分与第二高反射镜的反射波长带的至少一部分重合，从而能够从第二低反射镜侧输出属于这两个反射波长带的共同部分的第二波长的激光。即，根据上述的结构，能够实现可以从两侧输出不同波长的激光的光纤激光器。
62.在本发明的方式2的光纤激光器中，采用如下结构，在方式1的光纤激光器的结构基础上，所述光纤激光器具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式中，输出：利用由所述第一低反射镜及所述第一高反射镜构成的第一谐振器递归地放大并透过了所述第一低反射镜的第一波长的激光；在所述第二工作模式中，输出：利用由所述第二低反射镜及所述第二高反射镜构成的第二谐振器递归地放大并透过了所述第二低反射镜的第二波长的激光，所述光纤激光器还具备工作模式切换机构，其对所述第一工作模式和所述第二工作模式进行切换。
63.根据上述的结构，能够自如地对从第一低反射镜侧输出第一波长的激光的第一工作模式、和从第二低反射镜侧输出第二波长的激光的第二工作模式进行切换。
64.在本发明的方式3的光纤激光器中，采用如下结构，在方式2的光纤激光器的结构基础上，所述工作模式切换机构通过变更所述第一低反射镜、所述第二低反射镜、所述第一高反射镜、以及所述第二高反射镜中的至少一个反射镜的反射波长带来切换工作模式。
65.根据上述的结构，能够更可靠地对从第一低反射镜侧输出第一波长的激光的第一工作模式、和从第二低反射镜侧输出第二波长的激光的第二工作模式进行切换。
66.在本发明的方式4的光纤激光器中，采用如下结构，在方式3的光纤激光器的结构基础上，所述至少一个反射镜由光纤布拉格光栅构成，所述工作模式切换机构通过变更向所述光纤布拉格光栅作用的张力，或者通过变更所述光纤布拉格光栅的温度，从而变更所述光纤布拉格光栅的反射波长带。
67.根据上述的结构，能够更可靠且更简单地对从第一低反射镜侧输出第一波长的激光的第一工作模式、和从第二低反射镜侧输出第二波长的激光的第二工作模式进行切换。
68.在本发明的方式5的光纤激光器中，采用如下结构，在方式2的光纤激光器的结构基础上，所述工作模式切换机构通过变更构成所述第一谐振器的光波导的损失，或者变更构成所述第二谐振器的光波导的损失，从而切换工作模式。
69.根据上述的结构，能够更可靠地对从第一低反射镜侧输出第一波长的激光的第一
工作模式、和从第二低反射镜侧输出第二波长的激光的第二工作模式进行切换。
70.在本发明的方式6的光纤激光器中，采用如下结构，在方式1～5的任一项的光纤激光器的结构基础上，从接近所述增益光纤的所述第一端部的一侧开始按顺序配置有所述第二高反射镜和所述第一低反射镜。
71.根据上述的结构，第一低反射镜配置于由第二低反射镜及第二高反射镜构成的第二谐振器的外部。因此，第一低反射镜能够抑制如下情况：使构成第二谐振器的光波导的损失增加，妨碍第二谐振器中的激光的递归放大。
72.在本发明的方式7的光纤激光器中，采用如下结构，在方式6的光纤激光器的结构基础上，在所述第二高反射镜与所述第一低反射镜之间设置有第一激励合并器，该第一激励合并器用于经由所述第一端部向所述增益光纤供给激励光。
73.根据上述的结构，能够抑制：由于激励光透过第一低反射镜而能够产生的、第一低反射镜的长期可靠性的降低、以及激励光的损失。
74.在本发明的方式8的光纤激光器中，采用如下结构，在方式1～7的任一项的光纤激光器的结构基础上，从接近所述增益光纤的所述第二端部的一侧开始按顺序配置有所述第一高反射镜和所述第二低反射镜。
75.根据上述的结构，第二低反射镜配置于由第一低反射镜及第一高反射镜构成的第一谐振器的外部。因此，第二低反射镜能够抑制如下情况：使构成第一谐振器的光波导的损失增加，妨碍第一谐振器中的激光的递归放大。
76.在本发明的方式9的光纤激光器中，采用如下结构，在方式8的光纤激光器的结构基础上，在所述第一高反射镜与所述第二低反射镜之间设置有第二激励合并器，该第二激励合并器用于经由所述第二端部向所述增益光纤供给激励光。
77.根据上述的结构，能够抑制：由于激励光透过第二低反射镜而能够产生的、第二低反射镜的长期可靠性的降低、以及激励光的损失。
78.在本发明的方式10的光纤激光器中，采用如下结构，在方式1～9的任一项的光纤激光器的结构基础上，还具备输出光纤，该输出光纤具有第一纤芯、以及包围所述第一纤芯的第二纤芯，透过了所述第一低反射镜的激光与所述第一纤芯耦合，并且，透过了所述第二低反射镜的激光与所述第二纤芯耦合，或者，透过了所述第一低反射镜的激光与所述第二纤芯耦合，并且，透过了所述第二低反射镜的激光与所述第一纤芯耦合。
79.根据上述的结构，能够实现如下的光纤激光器，其可以从输出光纤输出光束直径小的第一激光束和光束直径大的第二激光束。
80.此外，在想要使用只能从增益光纤的单侧输出激光的现有的光纤激光器来获得上述效果的情况下，需要使用两组增益光纤和激励光源，因此容易导致增益光纤和激励光源的使用效率降低的问题。与此相对，在使用能够从增益光纤的两侧输出激光的本发明的光纤激光器来获得上述效果时，只要使用一组增益光纤和激励光源即可，因此不易产生增益光纤和激励光源的使用效率降低的问题。
81.在本发明的方式11的激光的输出方法中，构成为，包含：第一工序，输出：利用由第一低反射镜和第一高反射镜构成的第一谐振器递归地放大且透过了所述第一低反射镜的激光，其中，所述第一低反射镜配置于从增益光纤的第一端部射出的激光的光路上，所述第一高反射镜配置于从所述增益光纤的第二端部射出的激光的光路上；以及第二工序，输出：
利用由第二低反射镜和第二高反射镜构成的第二谐振器递归地放大且透过了所述第二低反射镜的激光，其中，所述第二低反射镜配置于从所述增益光纤的所述第二端部射出的激光的光路上，所述第二高反射镜配置于从所述增益光纤的所述第一端部射出的激光的光路上。
82.根据上述的结构，在第一工序中，能够从第一低反射镜侧输出：属于第一低反射镜的反射波长带与第一高反射镜的反射波长带的共同部分的第一波长的激光。另外，根据上述的结构，在第二工序中，能够从第二低反射镜侧输出：属于第二低反射镜的反射波长带与第二高反射镜的反射波长带的共同部分的第二波长的激光。即，根据上述的结构，能够实现一种激光的输出方法，其可以从两侧输出不同波长的激光。
83.(附录事项)本发明不限于上述的实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更。对于将实施方式公开的技术手段适当地组合而获得的实施方式而言，其也包含于本发明的技术范围中。附图标记说明
84.1-光纤激光器；11-增益光纤；12a-第一低反射镜；12b-第二低反射镜；13a-第一高反射镜；13b-第二高反射镜；14a-第一激励合并器；14b-第二激励合并器；15a-第一激励光源组；15b-第二激励光源组；16a-第一传输光纤；16b-第二传输光纤；17a-第一反射波长带变更机构(工作模式切换机构)；17b-第二反射波长带变更机构(工作模式切换机构)；18-输出光纤；oa-第一谐振器；ob-第二谐振器。