專利名稱：光強度監(jiān)控電路以及光纖激光器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖激光器的光強度監(jiān)控方法，尤其涉及即使高輸出光在傳輸光纖中傳播時，也能夠完成光強度以及斷線的檢測的光強度監(jiān)控器。
背景技術：
在使用激光進行材料加工的情況下，根據要加工的材料有時以數瓦的程度的激光輸出就足以應對，但要加工厚的金屬之類時需要千瓦級的激光輸出。作為金屬加工用激光器,有YAG激光器、CO2激光器、準分子激光器、光纖激光器等。其中,光纖激光器具有高效率、高增益、良好的光束品質，且元件的絕大多數由光纖構成，所以也作為維護性良好的激光光源而備受注目。在光纖激光器中，激光傳播的路徑也全部是光纖，例如還能夠自由地改變連接激 光器的輸出端部和光纖激光器主體的傳輸光纖的長度，因此還存在下述優(yōu)點，即能夠不移動主體,而僅移動輸出端部的位置來進行材料加工。由此，傳輸光纖需要在某種程度上自由地移動，因此，與裝置主體相比，有可能光纖的斷線概率高。在傳輸光纖中產生了斷線的情況下，有時高輸出的光會從斷線位置進行輻射，該被輻射的光貫通保護傳輸光纖的軟管等。該情況下，有可能光會向周圍漏出。由此，從安全性的觀點來看，需要檢測傳輸光纖的斷線。另外，為了使加工穩(wěn)定，所照射的激光輸出的穩(wěn)定性也很重要，需要能夠提供恒定的激光輸出的光強度監(jiān)控電路。作為現有技術，如專利文獻I所示，存在下述光監(jiān)控設備，即在光纖的纖芯部設置傾斜型布拉格光柵來將纖芯的導波光的一部分向光纖的外部輻射，并利用受光元件檢測輻射出的光。另外，專利文獻2公開了用熔接點附近的另一光纖檢測從光纖的熔接點漏出的散射光的方法。專利文獻I :日本國公開專利公報“特開平11 - 133255號公報(1999年5月21日公開)”專利文獻2 :日本國公開專利公報“特開2006 - 292674號公報(2006年10月26日公開)”在專利文獻I中，利用設置在光纖的輸出端側的傾斜型布拉格光柵將在纖芯中傳導的光的一部分向光纖的外部輻射，并利用受光元件檢測輻射出的光，從而監(jiān)控光強度。然而，若采用這樣的構成，則需要將受光元件等設置在輸出端側，從而存在輸出端部變大這一問題。而且，還存在與主體側的通信也變?yōu)閺碗s的構成(例如在保護軟管內穿入傳輸由受光元件生成的光電流用的電氣布線等)這一問題。另外，在專利文獻2中，通過另一光纖監(jiān)控來自熔接點的散射光，但在謀求靈活性的傳輸光纖中不優(yōu)選存在熔接點、加強部。另外，在傳輸光纖的輸出側配置這樣的光監(jiān)控設備的情況下，與專利文獻I同樣，存在輸出端部變大這一問題
發(fā)明內容
本申請發(fā)明是鑒于上述的課題而提出的，其目的在于提供無需使輸出端部形成為復雜的構成，就能夠高精度地檢測在傳輸光纖中傳播的激光的光強度，也能夠檢測激光傳播的路徑的斷線的光強度監(jiān)控電路。為了解決上述課題，本發(fā)明的光強度監(jiān)控電路的特征在于，具備傳輸光纖，其由以第一包層覆蓋纖芯的周圍、進而以第二包層覆蓋第一包層的周圍的雙包層光纖構成；反射單元，其設置在上述傳輸光纖的輸出端側，反射在上述傳輸光纖的上述纖芯中傳播的激光的一部分，來耦合成沿逆向在上述第一包層中傳播的反向包層模；以及檢測單元，其設置在上述傳輸光纖的輸入端側，檢測利用上述反射單元 耦合為反向包層模的反向包層模光的強度。根據上述的構成，在纖芯中傳播的激光的一部分通過設置在上述傳輸光纖的輸出端側的反射單元而變?yōu)榉聪虬鼘幽９猓⒎祷氐捷斎雮?，利用設置在傳輸光纖的輸入端側的上述檢測單元來檢測該反向包層模光的強度。由此，無需在傳輸光纖的輸出端側進行從輸出端部出射的激光強度的檢測、傳輸光纖的斷線的檢測，能夠防止輸出端部大到必要以上，防止與主體側的通信成為復雜的構成。本發(fā)明的光強度監(jiān)控電路無需在傳輸光纖的輸出端側進行從輸出端部出射的激光強度的檢測、傳輸光纖的斷線的檢測，能夠防止輸出端部大到必要以上，防止與主體側的通信成為復雜的構成。


圖I是表示本發(fā)明的一實施方式的圖，是表示安裝了光強度監(jiān)控電路的光纖激光器系統(tǒng)的概略構成的圖。圖2是表示在圖I所示的光纖激光器系統(tǒng)中使用的傳輸光纖的概略構成的圖。圖3是表示形成于圖2所示的傳輸光纖的傾斜的光纖布拉格光柵的圖。圖4是表示在圖I所示的光纖激光器系統(tǒng)中使用的反向包層模光檢測部的一個構成例的圖。圖5是表示在圖4所示的反向包層模光檢測部中使用的方向性耦合器的構成的圖。圖6是表示在圖I所示的光纖激光器系統(tǒng)中使用的反向包層模光檢測部的其他構成例的圖。圖7是表示光纖斷線面上的入射角和菲涅爾反射率的關系的圖表。圖8是表示光纖的斷線面以一定的角度發(fā)生了斷線時，反射光成為反向包層模時的菲涅爾反射的圖。圖9是表示光纖的斷線面以一定的角度發(fā)生了斷線時，反射光成為反向纖芯模時的菲涅爾反射的圖。圖10是表示光纖的斷線面以一定的角度發(fā)生了斷線時，反射光成為輻射模時的菲涅爾反射的圖。圖11是表示光纖的斷線面不以一定的角度發(fā)生了斷線時的菲涅爾反射的圖。圖12是表示在圖I所示的光纖激光器系統(tǒng)中使用的反向包層模光檢測部的又一構成例的圖。
具體實施例方式以下，對本發(fā)明的實施方式詳細地進行說明。圖I是表示安裝了本實施方式的光強度監(jiān)控電路(以下，稱為本光強度監(jiān)控電路)的光纖激光器系統(tǒng)的概略構成的圖。圖I所示的光纖激光器系統(tǒng)包括包含光纖激光器11的光纖激光器裝置10、激光輸出端部20和連接光纖激光器裝置10以及激光輸出端部20的傳輸光纖30。其中，由于光纖激光器11是公知的構成，因此在此省略光纖激光器11的詳細的說明。本光強度監(jiān)控電路構成為使傳輸光纖30為雙包層光纖，在傳輸光纖30中設置傾斜的光纖布拉格光柵(以下，記為SFBG ;反射單元)31和反向包層模光檢測部32。SFBG31被設置在傳輸光纖30的輸出端側，使在傳輸光纖30的纖芯中傳導的激光的一部分耦合成反向包層模。反向包層模光檢測部(檢測單元)32是檢測反向包層模光的強度的單元，設置在傳輸光纖30的輸入端側。而且,傳輸光纖30被保護軟管33覆蓋。此外,SFBG31設置在傳 輸光纖30的輸出端側包括SFBG31在傳輸光纖30的輸出端附近作為其一部分被設置的情況和SFBG31與傳輸光纖30的輸出端部連接的情況。同樣，反向包層模光檢測部32設置在傳輸光纖30的輸入端側包括在傳輸光纖30的輸入端附近作為其一部分設置的情況和與傳輸光纖30的輸入端部連接的情況。本光強度監(jiān)控電路使激光的一部分從傳輸光纖30的激光輸出端部20側(輸出端偵D返回到光纖激光器裝置10側(輸入端側)來進行檢測，從而進行激光強度的檢測以及傳輸光纖30的斷線檢測。由此，根據受光單元的受光靈敏度適當地設定反射率，從而即使激光為高輸出的激光也能夠監(jiān)控激光強度。另外，傳輸光纖30的激光輸出端部20無需大到必要以上，與光纖激光器裝置10側的通信也無需為復雜的構成。以下詳細說明其理由。如圖2所示，本光強度監(jiān)控電路使傳輸光纖30為雙包層光纖，傳輸光纖30具有纖芯30A、折射率低于纖芯30A的折射率的第一包層30B和折射率低于第一包層30B的折射率的第二包層30C。S卩，傳輸光纖30以第一包層30B覆蓋纖芯30A的周圍，進而以第二包層30C覆蓋第一包層30B的周圍。而且，在傳輸光纖30的纖芯30A中設置SFBG31。如圖3所示，SFBG31按照使垂直于產生折射率上升的面的方向向光纖的軸(長邊軸)傾斜(傾斜角Θ )的方式形成。SFBG31使產生折射率上升的面傾斜，因此可抑制從沿順向傳播的正向纖芯模向沿逆向傳播的反向纖芯模的耦合，促進從沿順向傳播的正向纖芯模向沿逆向傳播的反向包層模的耦合。其中，耦合為反向包層模的正向纖芯模的波長由光柵周期(Λ )決定。其中，為了利用SFBG31耦合成反向包層模，纖芯的折射率η、激光的波長λΒ、光柵周期Λ以及傾斜角Θ需要滿足下式所示的布拉格條件。NX ( λΒ/η) = 2AC0S Θ (N 為整數)另外，SFBG31的反射率R和傾斜角Θ的關系由下式表示。R = tanh2 ( πΙ^Δηη/λΒ)= tanh2 (( JiLAnn/2nA cos θ ) XN)其中，L :光柵長度，η :纖芯的封閉率Δη:折射率增加量。
I禹合成反向包層模的光(以下稱為“反向包層模光”)被封閉在第一包層30B內，沿著纖芯中傳播的激光的逆向在第一包層30B內傳播。該反向包層模光能夠通過設置在傳輸光纖30的輸入端側的反向包層模光檢測部32來檢測其激光強度。作為反向包層模光檢測部32的一個構成例，可以舉出如圖4所示的構成，即包括方向性耦合器32A和光檢測器32B (例如，光電二極管)。方向性耦合器利用下述現象，即通常在光僅入射至具有兩個接近的纖芯的光纖的一個纖芯的情況下，伴隨著光的傳播，光也會移至另一個纖芯內。其中，如圖5所示，在此使用的方向性耦合器32A使傳輸光纖30的第一包層30B接近另一光纖的纖芯。由此，傳輸光纖30的纖芯30A的激光直接透過，而第一包層30B中傳播的反向包層模光從圖5中的A的方向向另一光纖耦合。與另一光纖耦合的光向圖5中的B方向傳播，最終被光檢測器32B檢測。通過以上的構成，能夠檢測激光強度。其中，在方向性耦合器32A中，另一光纖的纖芯的折射率被設定為比傳輸光纖30的第二包層30C的折射率小。
另外，作為本發(fā)明的反向包層模光檢測部32的其他構成例，可以舉出圖6所示的構成。在圖6的構成中，除去傳輸光纖30的輸入端附近的第二包層30C，用折射率比傳輸光纖30的第一包層30B的折射率高的高折射率介質32D包圍該除去部分和檢測用光纖32C的端部。此時，檢測用光纖32C的端部與傳輸光纖30平行。由此，能夠利用高折射率介質32D使從傳輸光纖30的輸入端附近漏出的光與檢測用光纖32C耦合，能夠利用光檢測器32B來進行檢測。根據以上的構成，也能夠檢測激光強度。另外，作為本發(fā)明的反向包層模光檢測部32的又一構成例，可以列舉圖12所示的構成。在圖12的構成中，除去雙包層傳輸光纖30的輸入端附近的第二包層30C，用折射率比第一包層30B的折射率高的高折射率介質32D包圍該除去部分。而且，在高折射率介質32D之中或者之外配置光檢測器32B。由此，能夠使光檢測器32B的受光面直接檢測被高折射率介質32D散射的反向包層模光。根據以上的構成，也能夠檢測激光強度。反向包層模光檢測部32的上述3個構成例在不直接借助纖芯中傳播的激光來檢測激光強度的方面具有以下的優(yōu)點。即，在使用借助纖芯的傳播光的方向性耦合器的情況下，由于激光為高輸出，所以為激光的監(jiān)控而耦合的光的比例可以非常小。然而，制作那樣的耦合比小的方向性耦合器，必須使方向性耦合器的纖芯部延伸。在使纖芯部進行了延伸的情況下，產生相當的延伸部處的損耗，由于激光為高輸出，因此即使微小的損耗，被釋放出的能量的絕對值也大，可以認為因該釋放出的能量產生的發(fā)熱會燒毀方向性耦合器。本實施方式的反向包層模光檢測部32不使纖芯的光耦合而使包層的光耦合，因此不必有這樣的擔心。而且，上述光纖激光器系統(tǒng)也可以在比SFBG31靠近輸出側處設置隔離度30dB以上的光隔離器。實際上用光纖激光器裝置進行材料加工的情況下，從輸出端部出射的激光被材料吸收，但一部分被反射(反射率因材料而異)。反射的激光在輸出端部與纖芯以及第一包層再次耦合而返回到光纖激光器主體。該情況下，反向包層模檢測器會檢測I)因SFBG產生的反向包層模光，2)由于瑞利散射而耦合為反向包層模的光，進而3)來自材料的反射光。并且，上述I) 3)的光全部為與激光相同的波長。
因此，在檢測到上述3)的光的情況下，會檢測到比通常的I)+ 2)的反射量大的反射光量，所以會預測到即使沒有斷線也會錯誤地判斷為斷線的情況。因此，需要極力減少3)的影響。光隔離器為了阻止來自材料的反射光返回到傳輸光纖中，減少3)的影響而設置。當來自材料的反射光因鏡面反射(反射率為100%)而返回時，在隔離度20dB的情況下，檢測器中的I) + 2)的反射率最大會增大1%。在隔離度30dB的情況下，最大也不過會增大O. 1%，因此將I) + 2)的反射率例如設置為O. 5%左右的情況下也能夠正確地進行斷線檢測的判斷。接著，對傳輸光纖30的斷線檢測方法進行說明。傳輸光纖30的斷線能夠根據反向包層模光的反射率(即，反射量)的預先確定的假定值發(fā)生的變化來判斷。即，在不發(fā)生斷線的狀態(tài)下，通過檢測到激光強度和基于SFBG的反射率的反向包層模光的強度而判斷為正常。另一方面，在發(fā)生了斷線的狀態(tài)下，在傳輸光纖30的斷線面產生菲涅爾反射，因此反向包層模光的強度產生變化，根據該變化量能夠判斷斷線。例如，假設激光輸出為X [W]，SFBG的反射率為R時，反向包層模光強度為RX [W]?！ぴ谠摴馊勘粰z測單元檢測到的情況下，若激光發(fā)生某種程度的變動(X±x[W])，則檢測單元在R (X±x) [W]的變動內檢測到光強度。將比該范圍具有余量的范圍(土y :其中y >X)設為閾值，當檢測量變動出該閾值外的情況下，即為R (X + y) [W]以上或者R (X - y)[W]以下時，判斷為斷線。而且，還考慮到因瑞利散射引起的反射光強度以及激光輸出的溫度依賴性，來設定上述閾值，從而能夠更準確地判斷斷線。如下，對根據反向包層模光的檢測結果來判別傳輸光纖30是否斷線的方法更詳細地進行說明。在傳輸光纖30斷線時，在斷線的光纖的剖面產生菲涅爾反射。由于菲涅爾反射而耦合為包層模的光的比例根據斷線的光纖的端面狀態(tài)而變化。圖8 10是表示光纖的(纖芯部的)斷線面以一定的角度發(fā)生了斷線，并且該角度分別不同時的菲涅爾反射的圖。其中，在此，為了使說明簡單，在纖芯中傳播的光被假定為與纖芯的光軸平行前進的光線。如圖8所示，在斷線面的角度α具有某范圍的情況下，被菲涅爾反射的光耦合為反向包層模。在此，斷線面的角度α是斷線面和與纖芯的光軸垂直的面所成的角(或者，是斷線面的法線和纖芯的光軸所成的角)。然而，當斷線面的角度α為此外的范圍時，被耦合為反向纖芯模(參照圖9)或者成為輻射模(參照圖10)。被菲涅爾反射的光耦合成反向包層模的斷線面的角度α處于滿足下述的(I)式的范圍。(1/2) X Θ Co < Θ i = α <(1/2) X Θ cl …(I)在此，Θ i為菲涅爾反射時的入射角，與斷線面的角度相等。Θ C0是由纖芯的NA(孔徑)決定的臨界角，Θ cl是由第一包層的NA決定的臨界角。例如，當纖芯中NA為O. 21、折射率為I. 5，第一包層中NA為O. 46、折射率為1.45時，耦合為反向包層模的斷線面的角度α為約8.0°到約18. 2°。當2α < Θ co時，被菲涅爾反射的光與纖芯耦合，當2 α >0cl時，向光纖外輻射。由此，在不滿足上述(I)式的范圍內，反向包層模光檢測部32檢測不到因菲涅爾反射產生的光(但會檢測到因瑞利散射耦合為反向包層模耦合的光)。由此，通過使SFBG31的反射率大于因菲涅爾反射能夠耦合為反向包層模的斷線面的角度的范圍內的最大的菲涅爾反射率，能夠根據反射率的變化來判別有無斷線。如上所述，在具有NA為O. 21、折射率為I. 5的纖芯和NA為O. 46、折射率為I. 45的第一包層的光纖的情況下，耦合為反向包層模的斷線面的角度α為約8.0°到約18.2°。而且，此時的菲涅爾反射率在產生菲涅爾反射的斷線面為玻璃和空氣的界面的情況下，如圖7所示大致為4%。換句話說，使傳輸光纖30中的SFBG31的反射率大于4%，當反射率為4%以下時，可視為傳輸光纖30發(fā)生了斷線。在基于圖8 10的上述說明中，假定光纖的斷線面是一致的情況，但實際產生斷線時的端面為更復雜的形狀。圖11表示光纖的斷線面包括斷線面的角度為α I的第一斷線面和斷線面的角度為α 2的第二斷線面的情況。在圖11中，設第一斷線面和第二斷線面被通過光纖剖面的中心點的分界線等分。另外，設圖11中的全部菲涅爾反射光分別被等分為從第一斷線面耦合為包層模的光和從第二斷線面向光纖的外部輻射的光。由此，可認為此時在光纖的端面全部的因菲涅爾反射耦合為包層模的反射率為2%左右。若拓展上述的想法，考慮斷線面的端面狀態(tài)為更復雜的形狀的情況，則能夠容易理解因菲涅爾反射耦合為包層模的光的反射率具有O 4%的變動幅度。即，如果使SFBG31的反射率大于4%，則在反射率為4%以下時能夠可靠地檢測出傳輸光纖30的斷線。 其中，光纖斷線的情況下的斷線面處的反射率不限于保持恒定的值。例如，在光纖斷線的情況下，最初產生小的龜裂，該龜裂發(fā)展而直至完全斷線，因此從斷線的初始狀態(tài)直至最終的斷線為止的期間內，端面形狀發(fā)生變化?；蛘?，如本實施方式那樣，如果激光為高輸出，則光纖斷線后端面形狀也由于因激光產生的熱等發(fā)生變化。如果端面形狀發(fā)生變化，則伴隨該變化，因菲涅爾反射產生的反射率發(fā)生變動，因此即使將SFBG的反射率設定在菲涅爾反射率的變動幅度內，實際上也能夠檢測光纖的斷線。在將SFBG的反射率設定在菲涅爾反射率的變動幅度內的情況下，檢測在光纖的斷線過程中發(fā)生變動的反射率，在與正常時的變動幅度為一定以上時檢測出斷線即可。此時的變動幅度最好以光纖激光器的輸出穩(wěn)定性為基礎求出。即，如果求出第一包層30Β中傳播的反向包層模光的強度與傳輸光纖30的纖芯30Α中傳播的激光的強度的比例，則能夠將反射率的變化作為與正常時的變動幅度進行檢測。要注意的是，SFBG的反射率需要比因瑞利散射耦合為反向包層模的耦合率大。其中，在此，反射率表示反射為反向包層模的光相對于原來的激光的比例，耦合率表示耦合為反向包層模的光相對于原來的激光的比例。在SFBG之后光纖發(fā)生斷線，進而菲涅爾反射完全沒有耦合為包層模光的情況下，反向包層模光為僅因瑞利散射產生的反向包層模光。此種情況是因為若SFBG的反射率與因瑞利散射耦合為反向包層模的耦合率相比相當小，則與斷線前檢測到的因瑞利散射產生的反向包層模光的差別難以知曉。但是，因瑞利散射產生的反向包層模光實際上不太大，如果SFBG的反射率為1%左右，則可以認為因SFBG產生的反向包層模光和因瑞利散射產生的反向包層模光能夠充分被識別。如上述那樣，將SFBG的反射率設定在菲涅爾反射率的變動幅度內也能夠檢測到光纖的斷線，但是，為了能夠可靠地檢測斷線，優(yōu)選使SFBG31的反射率比菲涅爾反射的反射率大。而且，即使在將SFBG的反射率設定得比菲涅爾反射率大的情況下，如果能夠減小菲涅爾反射率，則也能夠減小SFBG的反射率。如果減小SFBG的反射率，則取出為監(jiān)控用的激光的比例變小，所以能夠增大輸出的激光的比例，結果，會提高激光的輸出效率，因而優(yōu)選。為了減小菲涅爾反射，能夠通過使斷線時的與光纖端面接觸的介質的折射率接近光纖的纖芯(在此為玻璃；折射率I. 5)的折射率來實現。在到目前為止的說明中，假設斷線時的與光纖端面接觸的介質為空氣(折射率I )，但若使該介質例如為水(折射率I. 33)，則從圖7可知，能夠將菲涅爾反射率減小到1%以下。為了將其具體實施，在圖I的構成中，采用以水充滿保護軟管33中，以水包圍傳輸光纖30的周邊等的構成即可。其中，斷線時的與光纖端面接觸的介質不限定于上述那樣的水，只要是具有折射率比空氣更接近光纖的纖芯的折射率的流體介質即可。其中，若光纖激光器的激光強度發(fā)生變化則反向包層模光檢測時的光強度也變化。由此，若預先測量出激光強度和反向包層模光檢測時的光強度的比率，則能夠用因SFBG產生的反射光、菲涅爾反射光、因瑞利散射產生的反射光來區(qū)別檢測時的光。如上所述,本發(fā)明的光強度監(jiān)控電路的特征在于,具備傳輸光纖，其由以第一包層覆蓋纖芯的周圍、進而以第二包層覆蓋第一包層的周圍的雙包層光纖構成；反射單元，其設置在上述傳輸光纖的輸出端側，反射在上述傳輸光纖的上述纖芯中傳播的激光的一部分，來耦合成沿逆向在上述第一包層中傳播的反向包層模；以及檢測單元，其設置在上述傳 輸光纖的輸入端側，檢測利用上述反射單兀I禹合成反向包層模的反向包層模光的強度。根據上述的構成，在纖芯中傳播的激光的一部分通過設置在上述傳輸光纖的輸出端側的反射單元而作為反向包層模光返回到輸入側，通過設置在傳輸光纖的輸入端側的上述檢測單元來檢測該反向包層模光的強度。由此，無需在傳輸光纖的輸出端側進行由輸出端部出射的激光強度的檢測、傳輸光纖的斷線的檢測，能夠防止輸出端部大到必要以上、與主體側的通信變?yōu)閺碗s的構成。另外，在上述光強度監(jiān)控電路中，優(yōu)選上述反射單元是被傾斜的光纖布拉格光柵。根據上述的構成，能夠不使傳輸光纖的構成變得復雜，能夠容易地形成上述反射單元。另外，在上述光強度監(jiān)控電路中，上述檢測單元能夠構成為由方向性耦合器和光檢測器組成，其中，上述方向性耦合器僅耦合在上述第一包層中傳播的反向包層模光，上述光檢測器接收利用上述方向性耦合器耦合的反向包層模光?；蛘撸谏鲜龉鈴姸缺O(jiān)控電路中，上述檢測單元能夠構成為具備上述傳輸光纖的輸入端附近的除去了上述第二包層的部分；檢測用光纖；高折射率介質，其是折射率比上述傳輸光纖的第一包層的折射率高的介質，通過包圍上述傳輸光纖的除去了上述第二包層的部分和上述檢測用光纖的端部來使從上述傳輸光纖的除去了上述第二包層的部分漏出的光耦合到上述檢測用光纖；以及光檢測器，其接收耦合到上述檢測用光纖中的光?；蛘?，在上述光強度監(jiān)控電路中，上述檢測單元能夠構成為具備上述傳輸光纖的輸入端附近的除去了上述第二包層的部分；高折射率介質，其是折射率比上述傳輸光纖的第一包層的折射率高的介質，通過包圍上述傳輸光纖的除去了上述第二包層的部分來使從上述傳輸光纖的除去了上述第二包層的部分漏出的光發(fā)生散射；以及光檢測器，其接收被上述高折射率介質散射的光。根據上述的構成，不直接經由在纖芯中傳播的激光就能夠檢測激光強度。另外，上述光強度監(jiān)控電路能夠構成為在比上述反射單元靠近輸出端側處具備光隔離器。另外，上述光強度監(jiān)控電路能夠構成為上述反射單元的反射率比在上述傳輸光纖的斷線邊界面產生的菲涅爾反射耦合為反向包層模的耦合率大。
根據上述的構成，上述檢測單元在檢測到的反向包層模光的反射率小于上述反射單元的反射率時，能夠可靠地檢測上述傳輸光纖的斷線。另外，上述光強度監(jiān)控電路能夠采用以下構成上述傳輸光纖被配置在保護軟管中，而且，上述保護軟管中被流體介質充滿，該流體介質的折射率比空氣接近上述傳輸光纖的纖芯的折射率。根據上述構成，在上述傳輸光纖發(fā)生了斷線時，斷線時的與光纖端面接觸的介質為上述流體介質。上述流體介質具有比空氣接近上述傳輸光纖的纖芯折射率的折射率，所以和斷線時的與光纖端面接觸的介質為空氣的情況相比，能夠減少斷線面處的菲涅爾反射。如果斷線面處的菲涅爾反射小，則即使上述反射單元的反射率小也能夠進行斷線檢測，因此能夠減小取出為監(jiān)控用的激光的比例，能夠增大所輸出的激光的比例，結果，能夠提高激光的輸出效率。另外，上述光強度監(jiān)控電路能夠采用以下構成上述反射單元的反射率比耦合為上述傳輸光纖的反向包層模的瑞利散射的耦合率大，上述檢測單元檢測在第一包層中傳播 的反向包層模光的強度的隨時間的變動。根據上述的構成，通過檢測反向包層模光的強度的隨時間的變動，能夠檢測在光纖的斷線過程中發(fā)生變動的反射率，即使將上述反射單元的反射率設定在菲涅爾反射率的變動幅度內，也能夠在檢測上述隨時間的變動中，與正常時的變動幅度為一定以上時檢測斷線。即，通過將上述反射單元的反射率設定在菲涅爾反射率的變動幅度內，能夠減少取出為監(jiān)控用的激光的比例，增大輸出的激光的比例，結果，能夠提高激光的輸出效率。本發(fā)明不限于上述的各實施方式，在權利要求所示的范圍內能夠進行各種變更，通過適當組合在不同的實施方式中分別公開的技術特征而得的實施方式也包含在本發(fā)明的技術范圍內。本發(fā)明可提供即使高輸出光在傳輸光纖中傳播那樣的情況下，也能夠檢測激光強度以及斷線的光強度監(jiān)控器，其能夠用于光纖激光器系統(tǒng)。附圖標記說明10光纖激光器裝置；11光纖激光器；20激光輸出端部；30傳輸光纖；30A 纖芯；30B第一包層；30C第二包層；31被傾斜的光纖布拉格光柵(反射單兀)；32反向包層模光檢測部(檢測單元)；32A方向性耦合器；32B光檢測器；32C檢測用光纖；32D高折射率介質；33保護軟管。
權利要求
1.一種光強度監(jiān)控電路，其特征在于，具備 傳輸光纖，其由以第一包層覆蓋纖芯的周圍、進而以第二包層覆蓋第一包層的周圍的雙包層光纖構成； 反射單元，其設置在所述傳輸光纖的輸出端側，反射在所述傳輸光纖的所述纖芯中傳播的激光的一部分，來耦合成沿逆向在所述第一包層中傳播的反向包層模；以及 檢測單元，其設置在所述傳輸光纖的輸入端側，檢測利用所述反射單元耦合為反向包層模的反向包層模光的強度。
2.根據權利要求I所述的光強度監(jiān)控電路，其特征在于， 所述反射單元是被傾斜的光纖布拉格光柵。
3.根據權利要求I或2所述的光強度監(jiān)控電路，其特征在于， 所述檢測單元由方向性耦合器和光檢測器構成，其中，所述方向性耦合器僅耦合在所述第一包層中傳播的反向包層模光，所述光檢測器接收利用所述方向性耦合器耦合的所述反向包層模光。
4.根據權利要求I或2所述的光強度監(jiān)控電路，其特征在于， 所述檢測單元具備 所述傳輸光纖的輸入端附近的除去了所述第二包層的部分； 檢測用光纖； 高折射率介質，其是折射率比所述傳輸光纖的第一包層的折射率高的介質，通過包圍所述傳輸光纖的除去了所述第二包層的部分和所述檢測用光纖的端部來使從所述傳輸光纖的除去了所述第二包層的部分漏出的光耦合到所述檢測用光纖；以及光檢測器，其接收耦合到所述檢測用光纖中的光。
5.根據權利要求I或2所述的光強度監(jiān)控電路，其特征在于， 所述檢測單元具備 所述傳輸光纖的輸入端附近的除去了所述第二包層的部分； 高折射率介質，其是折射率比所述傳輸光纖的第一包層的折射率高的介質，通過包圍所述傳輸光纖的除去了所述第二包層的部分來使從所述傳輸光纖的除去了所述第二包層的部分漏出的光發(fā)生散射；以及 光檢測器，其接收被所述高折射率介質散射的光。
6.根據權利要求I 5中任意一項所述的光強度監(jiān)控電路,其特征在于， 在比所述反射單元靠近輸出端側處具備光隔離器。
7.根據權利要求I 6中任意一項所述的光強度監(jiān)控電路，其特征在于， 所述反射單元的反射率比在所述傳輸光纖的斷線邊界面產生的菲涅爾反射耦合為反向包層模的耦合率大。
8.根據權利要求7所述的光強度監(jiān)控電路，其特征在于， 所述傳輸光纖被配置在保護軟管中，而且，所述保護軟管中被流體介質充滿，該流體介質的折射率比空氣接近所述傳輸光纖的纖芯的折射率。
9.根據權利要求I 6中任意一項所述的光強度監(jiān)控電路，其特征在于， 所述反射單元的反射率比耦合為所述傳輸光纖的反向包層模的瑞利散射的耦合率大， 所述檢測單元檢測在第一包層中傳播的反向包層模光的強度相對于在所述傳輸光纖的纖芯中傳播的激光的強度的隨時間的變化。
10.一種光纖激光器系統(tǒng)，其包括光纖激光器裝置、激光輸出端部和連接所述光纖激光器裝置以及所述激光輸出端部的傳輸光纖，其特征在于， 所述光纖激光器系統(tǒng)具備所述權利要求I 9中任意一項所記載的光強度監(jiān)控電路。
全文摘要
光纖激光器系統(tǒng)包括包含光纖激光器(11)的光纖激光器裝置(10)、激光輸出端部(20)、連結光纖激光器裝置(10)以及激光輸出端部(20)的傳輸光纖(30)。傳輸光纖(30)由雙包層光纖構成。在傳輸光纖(30)的輸出端側設置有SFBG(31)，其反射在傳輸光纖(30)的纖芯中傳播的激光的一部分，來耦合成沿逆向在第一包層中傳播的反向包層模。而且，在傳輸光纖(30)的輸入端側設置有反向包層模光檢測部(32)，其檢測利用SFBG(31)耦合成反向包層模的反向包層模光的強度。
文檔編號G01J1/02GK102844942SQ201180017668
公開日2012年12月26日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權日2010年3月30日
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