高出力ファイバーレーザーの仕組みはなんども読んだが頭を通過するだけで
忘れてしまった。
記憶というものは繰り返すことで補強されるのと
必要性から集中して補強されるのでもう一度学んでおこう。
いま気候変動をさけるために
高出力レーザーが役に立つというモチベーションがあるので
きっと記憶できるだろう。
ここではファイバーをつくっているfujikuraのサイトからまなぼう。
ひとことでいえば：
レーザダイオードでレーザーをつくる。
この段階には弱い半導体レーザーと強半導体レーザーの二種類あるのをわきまえておこう。
fujikura のは小出力なのでそれをわきまえておこう。
弱いのを強くするにはレーザー光をあつめて足し合わせる方法とそれぞれを増幅する方法の
両方をつかうのがよい。
どちらも工夫がいる。増幅するにはファイバーの中身を増幅できる物質をいれておくひつようがある。b
そればイッテルビウムYbという元素だ。たぶん中国に豊富だ。
レーザー光をファイバーにそって伝搬させながらイッテルビウムを何度も通過させる。
その工夫として反射させるのも一工夫でそのために2層にする。
さらにこのまとめた光をもう一度まとめる。
だんだん強度があがっていくうちに発熱がおおきくなって限界に達する。数キロワットがその限界だろう。
ファイバーの品質をあげれば発熱もすくなくなりそれがファイバーメーカーの
腕のみせどころだろう。
この１０倍のパワーになれば使い道もふえるだろう。
そうなると兵器の領域になりミサイルをうちおとしたいと
おもっているひとたちもすくなくないだろう。
どのタイプのレーザーかあきらかにしていないがアメリカ軍のレーザーは
５０kwのレベルに達している。
ロシアも中国もそのレベルにたっしているにちがいない。
以下一部転載：
図1
ファイバレーザの増幅用ファイバの構造
ファイバレーザとは、光ファイバを増幅媒体とする固体レーザの一種です。光ファイバの中心にあるコアに、希土類元素Yb（イッテルビウム）がドープ（添加）されています。屈折率は、中心部が一番高くなっています。このYb添付中心コアの中を、1.1μmレーザ光と励起光が通ります。その外側の第一クラッドは、励起光が通ります。更にその外側に第二クラッドがあります。クラッドが二重になっているので、ダブルクラッドファイバと呼ばれています。
図2
ダブルクラッドファイバの光ビーム伝搬
図２は、ダブルクラッドファイバの構造と、光ビーム伝搬の光強度分布となります。励起光は、第二クラッドで全反射（＊注）しながら、Yb添付中心コアと第一クラッドを伝搬します。レーザ光は、第一クラッドで全反射しながら、Yb添付中心コアを通ります。励起光がYb添付中心コアを通過する度に、Ybが励起されます。
＊注 全反射：入射光が境界面を透過せず、境界面ですべて反射する現象
図3
高出力ファイバレーザの光回路の基本構成
図３は、高出力ファイバレーザの光回路の基本構成です。
光回路は、①励起部、②共振器部、③ビームデリバリ部と大きく３つに分かれています。
①励起部は、励起用半導体レーザ（LD）から出たレーザ光を、光ファイバで励起光コンバイナに伝搬します。励起光コンバイナは、複数のLDからの励起光を一本の光ファイバに結合します。
②共振器部は、図２で説明したダブルクラッドファイバ（増強用ファイバ）に、励起光コンバイナからの励起光を伝搬します。励起光はYbを励起し、FBG（ Fiber Bragg Grating）で増幅されます。FBGには高反射率ミラーと低反射率ミラーがあり、低反射率ミラー側からレーザ光が発振します。
③ビームデリバリ部は、②共振器部からのレーザ光を加工ヘッド、もしくはビームカプラとを繋ぐ光ファイバです。
図4
ファイバレーザの高出力化
図４は、図３のデリバリファイバを出力光結合部（出力光コンバイナ）で複数本結合し、高出力化します。
例えば、1kWを4本結合すると4kW、1kWを6本結合すると6kWになります。
| ファイバレーザ | YAGレーザ | CO2レーザ | |
|---|---|---|---|
| ビーム品質 | ◎ | △ | ◯ |
| 設置面積 | ◎ | ☓ | ☓ |
| 消費電力 | ◯ | △ | ☓ |
| 信頼性（寿命） | ◎ | ☓ | ☓ |
| メンテナンス | ◎ | ☓ | ☓ |
| リモート加工 | ◎ | △ | △ |
| イニシャルコスト | ◯ | ◯ | ◎ |
他のレーザ方式と比較したファイバレーザの優位性
従来の固体レーザに比べファイバレーザには多くの特長があります。
- 光ファイバから出力されるため、ビーム品質が高い（集光性に優れている）
- 光ファイバ内で効率良く増幅ができるため、小型軽量で電気-光変換効率が高い（設置性に優れ消費電力が低い）
- 高出力で高信頼性の半導体レーザを励起光源として使っているため、ファイバレーザとしても高出力と高信頼性の両方を同時に実現（長寿命）
- すべて光ファイバで構成されておりミラーやレンズ等がないため、塵埃付着や光軸ずれの心配がなく、頻繁なメンテナンスは不要（高メンテナンス性）
以上の特長から、マーキング、微細加工、溶接、切断、計測など、様々な分野において普及が急速に進んでいます。