フジクラが選ばれる理由

高出力半導体レーザモジュール

高出力ファイバレーザを実現するためには、励起光源として高出力の半導体レーザモジュールが必要です。これを実現するには、幅の広い発光領域を持つ半導体レーザが有効となりますが、一方で幅広の出射光を決められた径のファイバコアへ集光する難度が上がるという課題がありました。当社では、小型光部品の高精度調心技術を開発し、複数の半導体レーザからの出射光を束ねて低損失で光ファイバに結合することで高出力半導体レーザモジュールを実現しました。さらに、偏波合成技術を適用することにより光出力を大きく向上させ、世界最高である光出力310Wを達成しています。

※2016年11月現在 当社調べ

レーザ出力の不安定性の問題

加工対象物にレーザを当てると、必ず反射が起こります。この反射光がファイバレーザに戻ると内部の発振状態が不安定になり、その結果、ファイバレーザの出力も不安定になります。レーザ出力が不安定になれば、当然、加工状態も不安定になり綺麗な加工ができなくなってしまいます。図2は、一般的なファイバレーザにおける、加工対象物からの反射光がレーザ出力に及ぼす影響を測定したデータです。青矢印の箇所は特に反射レベルが大きく、それによりレーザ出力が変動して不安定になっている様子がわかります。

フジクラは、反射光の影響を抑え、安定したレーザ出力を実現

図3はフジクラ製ファイバレーザにおける、反射光とレーザ出力を測定したデータです。赤矢印の箇所は反射レベルが非常に大きいにも関わらずレーザ出力は非常に安定しています。これは、フジクラ製のファイバレーザが、加工対象物からの反射があっても、それに影響されることなくレーザ出力が安定していることを示しています。フジクラのファイバレーザには、弊社が開発した独自構造のファイバが使用されています。このファイバを使用した光回路内では反射光の悪影響が抑制され、安定したレーザ出力特性を実現しています。
加工対象物からの反射にほとんど影響されない安定した加工は、ファイバレーザを選ぶ際、非常に重要な指標となります。これが、フジクラが選ばれる一つの大きな理由です。

長寿命化による長期の出力安定性

ファイバレーザに於いては、ファイバの寿命がレーザの寿命に直結します。レーザに使用される光ファイバには、フォトダークニングと呼ばれ、レーザ出力が短期間で著しく低下する問題がありました。フジクラはこの問題を、ファイバレーザの重大な課題と考え、光ファイバの長寿命化に取り組んだ結果、強い光パワーに長時間晒されてもほとんど特性が変わることがないレーザ用光ファイバを独自開発いたしました。
弊社のレーザすべてにこのファイバが使用されており、弊社のレーザの卓越した長期安定性に貢献しています。

キーコンポーネントの一貫生産と独自の戻り光抑制機構技術

フジクラのファイバレーザは高い信頼性を有しています。励起光源である半導体レーザ、ファイバカプラ、励起ファイバ、光アイソレータなど信頼性を左右する主要なキーコンポーネントはすべて、フジクラグループ内で厳密な品質管理の下で製造しています。
高い信頼性は、品質管理だけでなく、半導体レーザを含む光部品の損傷を防ぐ技術にも理由があります。特に、高強度の戻り光パルスが主発振器または前段のパワーアンプに戻るとファイバや各種光部品を損傷するという問題がありました。これに対しては、光ファイバ中での非線形光学効果の一つである誘導ラマン散乱（SRS）を活用した「ラマンシフタ」と呼ばれる独自の戻り光抑制機構の技術が使われています。

独自構造の励起光コンバイナにより励起用半導体レーザを保護

ファイバレーザ内に反射光が戻ってきた場合、反射光（戻り光）はファイバ内を広範囲に伝搬し、励起光である励起用半導体レーザ（ポンプLD）まで到達してしまいます。これにより、半導体レーザが損傷するという致命的な故障が発生してしまいます。
加工物からの反射光による励起用半導体レーザ故障を防ぐため、当社では独自構造の励起光コンバイナを開発し、励起光コンバイナ内での反射光の拡散を抑えて励起用半導体レーザが接続される光ファイバに反射光が結合することを抑制しました。これにより励起用半導体レーザの保護に成功しています。弊社の豊富な技術プラットフォームがこの技術を実現しました。