光ファイバおよびその製造方法
【課題】アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバを提供する。
【解決手段】光ファイバ１Ａは、光が入射する入射端および光が出射する出射端を備えており、出射端および／またはその近傍に位置する部分のコア４に、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することによって形成されたアパーチャとして機能する光散乱領域５ａが設けられている。
【解決手段】光ファイバ１Ａは、光が入射する入射端および光が出射する出射端を備えており、出射端および／またはその近傍に位置する部分のコア４に、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することによって形成されたアパーチャとして機能する光散乱領域５ａが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバおよびその製造方法に関し、特に出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、入射端から入射した光源等の光を内部において伝播し、出射端からこれを外部に向けて出射する導光部材である。光ファイバは、芯線であるコアと、コアの外側を覆うクラッドと、クラッドの外側を覆う被覆材とによって構成されており、コアとクラッドとの屈折率差を利用してこれらの界面において光を反射させることにより、コアの内部において光が伝播されるように構成されたものである。
【０００３】
通常、光ファイバの出射端には、各種レンズ等に代表される外部光学系がさらに接続される場合が多い。これにより、当該外部光学系によって光ファイバの出射端から出射された光の光線制御が行なわれる。
【０００４】
また、光ファイバの出射端またはその近傍にレーザ加工を行なうことによって各種レンズを直接形成し、これにより光ファイバから出射される光の光線制御を行なうことも提案されている。
【０００５】
たとえば、特表２００６−５１００５７号公報（特許文献１）には、出射端にレーザ光を照射することで表面除去加工を行なってレンズを形成し、当該レンズによって光ファイバから出射される光の光線制御が行なわれるように構成された光ファイバが開示されている。また、特開２００５−２９２３８２号公報（特許文献２）には、出射端近傍にレーザ光を照射することで屈折率変化を誘起してレンズを形成し、当該レンズによって光ファイバから出射される光の光線制御が行なわれるように構成された光ファイバが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５１００５７号公報
【特許文献２】特開２００５−２９２３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、外部光学系を用いて光ファイバから出射される光を光線制御することとした場合には、光ファイバの出射端から出射される光に光ファイバの開口数に応じた広範な出射角を有する光が含まれているため、光ファイバのコア径に対して非常に大きい有効径を有する外部光学系を使用することが必要になる問題が生じる。これを解決するためには、外部光学系にアパーチャを含ませることが必要になるが、その場合には、外部光学系の部品点数が増加するといった問題や、アパーチャを含む外部光学系と光ファイバとの正確な位置決めが必要になるといった問題が生じてしまう。
【０００８】
一方、上記特許文献１および２に開示の如くの光ファイバを使用することとした場合には、外部光学系の部品点数が削減できるメリットはあるものの、レーザ加工によって形成されたレンズに入射する光に開口制約になるもの（すなわち、アパーチャ機能を発揮するもの）が存在しないため、光線制御の制御性が低く、レンズに入射する光のうちの一部のみに対してしか所望の光線制御ができない結果となり、光ファイバから出射される光の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が非常に悪いものとなってしまう問題が生じる。
【０００９】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に基づく光ファイバは、光が入射する入射端および光が出射する出射端を備えており、上記出射端および／またはその近傍に位置する部分のコアに、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することで形成されたアパーチャが設けられてなるものである。
【００１１】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記超短パルスレーザ光が照射されることで上記コアの一部に損傷変化を誘起することにより形成された光散乱領域にて構成されていることが好ましい。
【００１２】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記超短パルスレーザ光が照射されることで上記コアの一部に黒色変化を誘起することにより形成された光吸収領域にて構成されていることが好ましい。
【００１３】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記コアの軸線を囲繞するように中央に開口部を有する円板状の形状を有していることが好ましい。
【００１４】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記コアの軸線に沿って互いに距離をもって複数設けられていてもよい。
【００１５】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記コアの軸線を囲繞するように中空部を有する円筒状の形状を有していることが好ましい。
【００１６】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記コアの軸線と直交する方向に沿って距離をもって複数設けられていてもよい。
【００１７】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが形成された位置よりも上記出射端側に光学素子が設けられていてもよい。
【００１８】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記光学素子が、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することで形成されたものであることが好ましい。
【００１９】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記光学素子が、レンズであることが好ましい。
【００２０】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記光学素子が、体積型回折光学素子であってもよい。
【００２１】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記超短パルスレーザ光が照射されることで上記コアの一部に屈折率変化を誘起することにより形成された体積型回折光学素子にて構成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明に基づく光ファイバの製造方法は、上記本発明に基づく光ファイバを製造するための方法であって、上記超短パルスレーザ光を上記出射端側から上記出射端および／またはその近傍に位置する部分の上記コアに照射することで上記アパーチャを形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１における光ファイバの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態５における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態６における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態７における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態７における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態８における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態８における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態９における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【図２１】本発明の実施の形態１０における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【図２２】本発明の実施の形態１１における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【図２３】本発明の実施の形態１２における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【図２４】本発明の実施の形態１３における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す各実施の形態においては、同等のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は都度繰り返さないこととする。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ファイバの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態における光ファイバの製造方法について説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態における光ファイバの製造方法を実現するための製造装置１００は、パルス幅が１０-15秒（１フェムト秒）以上１０-11秒（１０ピコ秒）以下の超短パルスレーザ光（以下、フェムト秒レーザ光とも称する）を利用して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１にアパーチャを形成するレーザ加工装置である。製造装置１００は、レーザ源１０１と、レーザ源１０１に付設された各種光学系１０２〜１０６と、光ファイバ１を保持する保持具１０７とを主として備えている。
【００２８】
レーザ源１０１は、保持具１０７によって保持された光ファイバ１に対してレーザ光２００を照射するための手段であり、レーザ媒質としてたとえばチタン・サファイア結晶を含んでいる。当該レーザ源１０１から発せられるレーザ光２００は、上述したフェムト秒レーザ光である。
【００２９】
レーザ源１０１に付設された各種光学系は、ＮＤフィルタ１０２と、アッテネータ１０３と、電磁シャッタ１０４と、アパーチャ１０５と、対物レンズ１０６とを含んでいる。これらＮＤフィルタ１０２、アッテネータ１０３、電磁シャッタ１０４、アパーチャ１０５および対物レンズ１０６は、レーザ光２００のエネルギー（パルスエネルギー）や加工パターン、ビーム径、集光状態等を調整するためのものである。
【００３０】
保持具１０７は、ワークである光ファイバ１を保持するための手段であり、図示しない保持具駆動機構によってＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向からなる並進３軸方向と、Ｚ軸周りの回転方向であるθ方向とに駆動される。
【００３１】
本実施の形態における光ファイバの製造方法にあっては、上述した製造装置１００を用いることにより、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を上述した図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端に位置する部分のコア４（図２および図３参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円板状の形状を有する光散乱領域５ａ（図２および図３参照）を形成する。これにより、後述する如くの、アパーチャが設けられた本実施の形態における光ファイバ１Ａが製造されることになる。
【００３２】
図２は、本発明の実施の形態１における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図３は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図２中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した場合の図である。また、図４は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図２中に示す光ファイバ１Ａの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図２ないし図４を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ａについて説明する。
【００３３】
図２および図３に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ａは、芯線であるコア４と、コア４の外側を覆うクラッド３と、クラッド３の外側を覆う被覆材２とを備えている。光ファイバ１Ａは、好適にはＰＯＦ（Plastic Optical Fiber）またはＧＯＦ（Glass Optical Fiber）のいずれかからなり、コア４およびクラッド３は、光透過性の材料にて構成されている。
【００３４】
ここで、コア４およびクラッド３を構成する具体的な材料としては、上述した損傷加工に適した材料を利用することが好ましく、ＰＯＦの場合には、その分子構造にベンゼン環を含まない高分子材料が挙げられ、ＧＯＦの場合には、ガラス材料全般が挙げられる。分子構造にベンゼン環を含まない高分子材料としては、好適には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂やシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂等が利用できる。なお、分子構造にベンゼン環を含む高分子材料（たとえばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やポリイミド（ＰＩ）樹脂）を使用した場合には、レーザ照射に伴って、後述する本発明の実施の形態５において説明する如くの黒色変化が誘起される場合が多くなるが、その場合であってもパルスエネルギーを最適化することにより、上述した損傷加工を施すことが可能であるため、その利用は可能である。
【００３５】
光ファイバ１Ａの出射端に位置する部分のコア４には、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが設けられている。当該光散乱領域５ａは、中央に開口部を有する円板状の形状にて構成されており、コア４の軸線（すなわち光ファイバ１Ａの光軸ＯＡ）を囲繞するように設けられている。当該光散乱領域５ａの光軸ＯＡ方向に沿った厚みは、特に制限されるものではないが、たとえば０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好適である。なお、当該円板状の形状を有する光散乱領域５ａは、好ましくは光ファイバ１Ａの光軸ＯＡと同軸上に配置される。
【００３６】
この光散乱領域５ａは、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すことによって損傷変化を誘起することで形成された部位であり、再凝固や気泡の形成が起こることで生じるおよそサブミクロンオーダーから数十ミクロンオーダーの微小凹凸を含む領域である。当該光散乱領域５ａに光が照射されると、上記微小凹凸によって光の散乱が生じることになる。
【００３７】
そのため、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光のうち、当該光散乱領域５ａに照射された光は、当該光散乱領域５ａに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ａの光散乱領域５ａが設けられていない部分の出射端に照射された光）に比べて、光散乱領域５ａにおいて散乱される分だけ放射強度が弱められることになり、その結果、当該光散乱領域５ａが設けられた部位においてアパーチャが構成されることになる。
【００３８】
これにより、図４に示すように、光ファイバ１Ａの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）と、放射強度の低い大径のビームスポットＣ（直径ｃ）とを含むことになる。このうちのビームスポットＢは、光散乱領域５ａを通過せずに光ファイバ１Ａの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＣは、光散乱領域５ａを通過することで放射強度が弱められて光ファイバ１Ａの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ａにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ａ＜＜ｃの条件を満たすことになる。
【００３９】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ２が０．５ｍｍの開口部を有する厚さが０．０５ｍｍの円板状の光散乱領域を設けた場合には、出射端におけるコアの直径が０．５ｍｍで開口数が０．５の光ファイバ（すなわち、出射径が０．５ｍｍに制限された開口数０．５の光ファイバ）を形成することができる。
【００４０】
このように、上述した如く、コア４の出射端に円板状の光散乱領域５ａを形成することでアパーチャを構成することにより、光ファイバ１Ａの出射端から出射される光は、当該アパーチャによって適度に絞られた光となる。すなわち、光ファイバ１Ａの出射端から出射される光に光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になり、ビーム径を適度に絞ることができる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ａの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【００４１】
したがって、当該光ファイバ１Ａの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合であっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【００４２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ａおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。また、図６は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図５中に示す光ファイバ１Ｂの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図５および図６を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｂについて説明する。
【００４４】
図５に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｂにあっては、光ファイバ１Ｂの出射端近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが形成されることでアパーチャが設けられている。より詳細には、光ファイバ１Ｂの出射端から光ファイバ１Ｂの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ１だけ後退した位置に、円板状の形状を有する光散乱領域５ａが当該光軸ＯＡを囲繞するように形成されることでアパーチャが構成されている。
【００４５】
ここで、上記距離Ｌ１は、当該光散乱領域５ａに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ｂの光散乱領域５ａが設けられていない部分を通過した光）が、当該光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面において反射されずに出射端に達する範囲内の距離とする。このように構成すれば、光散乱領域５ａに照射されることで散乱した光のうちの多くが、光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面を透過してクラッド３に入光することになる。
【００４６】
本実施の形態における光ファイバ１Ｂは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端近傍に位置する部分のコア４（図５参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円板状の形状を有する光散乱領域５ａ（図５参照）が形成されることにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｂが製造される。
【００４７】
本実施の形態における光ファイバ１Ｂにあっては、図６に示すように、光ファイバ１Ｂの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットが、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）と、放射強度の低い大径のビームスポットＣ（直径ｃ）とを含むことになる。このうちのビームスポットＢは、光散乱領域５ａを通過せずに光ファイバ１Ｂの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＣは、光散乱領域５ａを通過することで放射強度が弱められた光のうち、クラッド３に入光せずに光ファイバ１Ｂの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ｂにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ａ≦ｃの条件を満たすことになる。
【００４８】
以上において説明した本実施の形態における光ファイバ１Ｂおよびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１において説明した効果に加え、出射端から出射される光の光線制御性がさらに高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる効果が得られる。
【００４９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。また、図８は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図７中に示す光ファイバ１Ｃの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図７および図８を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｃについて説明する。
【００５０】
図７に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｃにあっては、光ファイバ１Ｃの出射端近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが形成されることでアパーチャが設けられている。より詳細には、光ファイバ１Ｃの出射端から光ファイバ１Ｃの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ２だけ後退した位置に、円板状の形状を有する光散乱領域５ａが当該光軸ＯＡを囲繞するように形成されることでアパーチャが構成されている。
【００５１】
ここで、上記距離Ｌ２は、当該光散乱領域５ａに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ｃの光散乱領域５ａが設けられていない部分を通過した光）の少なくとも一部が、当該光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面において反射されて出射端に達する範囲内の距離とする。このように構成すれば、光散乱領域５ａに照射されることで散乱した光のうちの多くが、光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面を透過してクラッド３に入光することになる。
【００５２】
本実施の形態における光ファイバ１Ｃは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端近傍に位置する部分のコア４（図７参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円板状の形状を有する光散乱領域５ａ（図７参照）が形成されることにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｃが製造される。
【００５３】
本実施の形態における光ファイバ１Ｃにあっては、図８に示すように、光ファイバ１Ｃの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットが、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）と、放射強度の低い大径のビームスポットＣ（直径ｃ）と、これらビームスポットＢおよびＣの中間程度の放射強度および径を有するビームスポットＤ（直径ｄ）とを含むことになる。このうちのビームスポットＤは、光散乱領域５ａを通過せずにかつコア４とクラッド３との界面にて反射されずに光ファイバ１Ｃの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＣは、光散乱領域５ａを通過することで放射強度が弱められた光のうち、クラッド３に入光せずに光ファイバ１Ｃの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＢは、光散乱領域５ａを通過せずにかつコア４とクラッド３との界面にて反射されて光ファイバ１Ｃの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ｃにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ｄ≦ａ≦ｃの条件を満たすことになる。
【００５４】
以上において説明した本実施の形態における光ファイバ１Ｃおよびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１において説明した効果に加え、出射端から出射される光の光線制御性がさらに高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる効果が得られる。
【００５５】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。また、図１０は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図９中に示す光ファイバ１Ｄの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図９および図１０を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｄについて説明する。
【００５６】
図９に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｄにあっては、光ファイバ１Ｄの出射端および当該出射端近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが２層形成されることで２つのアパーチャが設けられている。より詳細には、光ファイバ１Ｄの出射端と、当該出射端から光ファイバ１Ｄの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ３だけ後退した位置のそれぞれに、円板状の形状を有する光散乱領域５ａが当該光軸ＯＡを囲繞するように２層形成されることにより、光軸ＯＡに沿って互いに距離をもって位置する２つのアパーチャが構成されている。
【００５７】
ここで、上記距離Ｌ３は、当該光散乱領域５ａに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ｄの光散乱領域５ａが設けられていない部分を通過した光）が、当該光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面において反射されずに出射端に達する範囲内の距離であってもよいし、上記光の少なくとも一部が、当該光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面において反射されて出射端に達する範囲内の距離であってもよい。このように構成すれば、入射端側に位置する光散乱領域５ａに照射されることで散乱した光のうちの多くが、光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面を透過してクラッド３に入光するか、あるいは出射端側に位置する光散乱領域５ａに照射されることでさらに散乱されることになる。
【００５８】
本実施の形態における光ファイバ１Ｄは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端およびその近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端およびその近傍に位置する部分のコア４（図７参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円板状の形状を有する光散乱領域５ａ（図７参照）を２層形成することにより、上述の如くの２つのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｄが製造される。
【００５９】
本実施の形態における光ファイバ１Ｄにあっては、図１０に示すように、光ファイバ１Ｄの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットが、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）と、放射強度の低い大径のビームスポットＣ（直径ｃ）とを含むことになる。このうちのビームスポットＢは、２層の光散乱領域５ａを通過せずに光ファイバ１Ｄの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＣは、２層の光散乱領域５ａのいずれかを通過することで放射強度が弱められた光のうち、クラッド３に入光せずに光ファイバ１Ｄの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ｄにおいて２層の光散乱領域５ａを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ａ＜ｃの条件を満たすことになる。
【００６０】
以上において説明した本実施の形態における光ファイバ１Ｄおよびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１において説明した効果に加え、出射端から出射される光の光線制御性がさらに高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる効果が得られる。
【００６１】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図１２は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図１１中に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って切断した場合の図である。また、図１３は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図１１中に示す光ファイバ１Ｅの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図１１ないし図１３を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｅについて説明する。
【００６２】
図１１および図１２に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｅは、芯線であるコア４と、コア４の外側を覆うクラッド３と、クラッド３の外側を覆う被覆材２とを備えている。光ファイバ１Ｅは、好適にはＰＯＦからなり、コア４およびクラッド３は、光透過性の材料にて構成されている。
【００６３】
ここで、コア４およびクラッド３を構成する具体的な材料としては、後述する黒色化加工に適した材料を利用することが好ましく、その分子構造にベンゼン環を含む高分子材料が挙げられる。分子構造にベンゼン環を含む高分子材料としては、好適には、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やポリイミド（ＰＩ）樹脂等が利用できる。
【００６４】
光ファイバ１Ｅの出射端に位置する部分のコア４には、後述するフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光吸収領域５ｂが設けられている。当該光吸収領域５ｂは、中央に開口部を有する円板状の形状にて構成されており、コア４の軸線（すなわち光ファイバ１Ｅの光軸ＯＡ）を囲繞するように設けられている。当該光吸収領域５ｂの光軸ＯＡ方向に沿った厚みは、特に制限されるものではないが、たとえば０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好適である。なお、当該円板状の形状を有する光吸収領域５ｂは、好ましくは光ファイバ１Ｅの光軸ＯＡと同軸上に配置される。
【００６５】
本実施の形態における光ファイバ１Ｅは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端に位置する部分のコア４（図１１および図１２参照）にレーザ加工（黒色化加工）を施すことで円板状の形状を有する光吸収領域５ｂ（図１１および図１２参照）が形成されることにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｅが製造される。
【００６６】
この光吸収領域５ｂは、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すことによって黒色変化を誘起することで形成された部位であり、炭化変質が起こることで生じる領域である。当該光吸収領域５ｂに光が照射されると、主として光の吸収が生じることになる。なお、炭化変質の生じ具合により、照射された光の一部が当該光吸収領域５ｂによって吸収されずに透過する場合もあるが、当該透過した光の強度は極端に弱められており、また別途散乱も生じているため、実質的には無視できる程度の放射強度の光となる。
【００６７】
そのため、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光のうち、当該光吸収領域５ｂに照射された光は、当該光吸収領域５ｂに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ｅの光吸収領域５ｂが設けられていない部分の出射端に照射された光）に比べて、光吸収領域５ｂにおいて吸収されて放射強度が弱められることになり、その結果、当該光吸収領域５ｂが設けられた部位においてアパーチャが構成されることになる。
【００６８】
これにより、図１３に示すように、光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）のみを含むことになる。ここで、ビームスポットＢは、光吸収領域５ｂを通過せずに光ファイバ１Ｅの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ｅにおいて光吸収領域５ｂを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ａの条件を満たすことになる。
【００６９】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ２が０．５ｍｍの開口部を有する厚さが０．０３ｍｍの円板状の光吸収領域を設けた場合には、出射端におけるコアの直径が０．５ｍｍで開口数が０．５の光ファイバ（すなわち、出射径が０．５ｍｍに制限された開口数０．５の光ファイバ）を形成することができる。
【００７０】
このように、上述した如く、コア４の出射端に円板状の光吸収領域５ｂを形成することでアパーチャを構成することにより、光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光は、当該アパーチャによって適度に絞られた光となる。すなわち、光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光に光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になり、ビーム径を適度に絞ることができる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【００７１】
したがって、当該光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【００７２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｅおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【００７３】
（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図１５は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図１４中に示すＸＶ−ＸＶ線に沿って切断した場合の図である。次に、これら図１４および図１５を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｆについて説明する。
【００７４】
図１４および図１５に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｆにあっては、光ファイバ１Ｆの出射端およびその近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが形成されている。当該光散乱領域５ａは、光ファイバ１Ｆの出射端から光ファイバ１Ｆの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ４だけ後退した位置にまで達するように連続して設けられることで中空部を有する円筒状の形状にて構成されており、コア４の軸線（すなわち光ファイバ１Ｆの光軸ＯＡ）を囲繞するように設けられている。
【００７５】
当該円筒状の形状にて構成された光散乱領域５ａは、その軸方向に沿った長さが相当程度の大きさを有するものであり、上述した本発明の実施の形態１における円板状の光散乱領域とは、光学的な特性から見た場合に区別されるものである。当該光散乱領域５ａの径方向に沿った厚みは、特に制限されるものではないが、たとえば０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好適である。なお、当該円筒状の形状を有する光散乱領域５ａは、好ましくは光ファイバ１Ｆの光軸ＯＡと同軸上に配置される。
【００７６】
ここで、上記円筒状の形状にて構成された光散乱領域５ａの軸方向長さ（すなわち距離Ｌ４）を所定の長さとすることにより、コア４の内部を伝播してきた光のうちの一部が、当該光散乱領域５ａの内周面に照射されることになる。当該光散乱領域５ａに照射された光は、全反射されずにその多くが光散乱領域５ａによって散乱される。そのため、図中に示すように、光軸ＯＡを含む断面において光散乱領域５ａの内周面の入射端側の位置と光散乱領域５ａの内周面の出射端側の位置との間を光軸ＯＡと交わるように伝播する光の光軸ＯＡに対する傾角αよりも大きい傾角を有する光については、これが当該光散乱領域５ａに照射されることで散乱してその放射強度が弱められることになり、その結果、当該光散乱領域５ａが設けられた部位においてアパーチャが構成されることになる。
【００７７】
本実施の形態における光ファイバ１Ｆは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端およびその近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端およびその近傍に位置する部分のコア４（図１４および図１５参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円筒状の形状を有する光散乱領域５ａ（図１４および図１５参照）を形成することにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｆが製造される。
【００７８】
本実施の形態における光ファイバ１Ｆにあっては、上述したように、光軸ＯＡに対する傾角が所定の傾角αよりも大きい光について、これが光散乱領域５ａによって散乱されることになる。そのため、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光は、その殆どが光散乱領域５ａに照射されないで当該出射端に達した上記所定の傾角α以下の傾角を有する光となる。したがって、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光は、図示すように出射角の最大値が所定の大きさに制限された光１１になることになり、光ファイバ１Ｆの開口数を出射端側において見かけ上減少させることができる。なお、図中に示す光１１′は、仮に光ファイバ１Ｆにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に出射端から出射される光を示している。
【００７９】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ３が０．９ｍｍでかつ長さが５．０ｍｍの中空部を有する径方向の厚さが０．０５ｍｍの円筒状の光散乱領域を設けた場合には、光ファイバの出射端側における出射光の特性を、開口数が０．３弱程度の光ファイバの出射端側における出射光の特性と同等にすることができる。
【００８０】
このように、上述した如く、コア４の出射端およびその近傍に円筒状の光散乱領域５ａを形成することでアパーチャを構成することにより、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光は、当該アパーチャによって適度に絞られた光となる。その結果、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光は、所望の出射角範囲内の光の放射強度のみが高められた低広がり角の光となる。すなわち、光ファイバ１Ｆの開口数に応じた出射角を有する光のうち、より低出射角を有する光のみを選択的に光ファイバ１Ｆの出射端から出射できるようになる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【００８１】
したがって、当該光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【００８２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｆおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【００８３】
（実施の形態７）
図１６は、本発明の実施の形態７における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図１７は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図１６中に示すＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿って切断した場合の図である。次に、これら図１６および図１７を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｇについて説明する。
【００８４】
図１６および図１７に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｇにあっては、光ファイバ１Ｇの出射端およびその近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって輪帯化された２層の光散乱領域５ａが形成されることで光学的に一体に機能する１つのアパーチャが設けられている。より詳細には、輪帯化された２層の光散乱領域５ａのそれぞれは、光ファイバ１Ｇの出射端から光ファイバ１Ｇの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ５だけ後退した位置にまで達するように連続して設けられることで中空部を有する円筒状の形状にて構成されており、これら２つの光散乱領域５ａが光軸ＯＡと直交する方向に沿って互いに距離をもって配置されることにより、当該光軸ＯＡを囲繞するように１つのアパーチャが構成されている。
【００８５】
本実施の形態における光ファイバ１Ｇは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端およびその近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端およびその近傍に位置する部分のコア４（図１４および図１５参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円筒状の形状を有する光散乱領域５ａ（図１４および図１５参照）を２層形成することにより、上述の如くの光学的に一体に機能する１つのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｇが製造される。
【００８６】
本実施の形態の如くの光ファイバ１Ｇとした場合には、上述した本発明の実施の形態６における光ファイバ１Ｆに比較して、光学的に同等の機能を発揮するアパーチャを軸方向に沿ってより短小化した光散乱領域５ａにて構成できるメリットが得られる。すなわち、図１６に示すように、たとえば外側に位置する内径がＲ３である円筒状の光散乱領域５ａの内側に、内径がＲ４（＝（１／３）×Ｒ３）である円筒状の光散乱領域５ａをさらに設けた場合には、光散乱領域５ａの軸方向長さ（すなわち距離Ｌ５で表わされる大きさ）を、一層の円筒状の光散乱領域でこれを構成する場合に比べて約１／３の大きさに短小化することができる。
【００８７】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ３が０．９ｍｍでかつ長さが１．７ｍｍの中空部を有する径方向の厚さが０．０５ｍｍの円筒状の外側光散乱領域を設けるとともに、その内側に直径Ｒ４が０．３ｍｍでかつ長さが１．７ｍｍの中空部を有する径方向の厚さが０．０５ｍｍの円筒状の内側光散乱領域をさらに設けることとした場合には、当該内側光散乱領域を設けずに外側光散乱領域の長さを５．０ｍｍとした場合のものと同様に、光ファイバの出射端側における出射光の特性を、開口数が０．３弱程度の光ファイバの出射端側における出射光の特性と同等にすることができる。
【００８８】
以上において説明した本実施の形態における光ファイバ１Ｇおよびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態６において説明した効果に加え、光散乱領域５ａを形成するレーザ加工の際により深い位置にまでレーザ光を照射させる必要なくなるため、より容易にかつエネルギーロスなくアパーチャを形成することができる効果が得られる。
【００８９】
（実施の形態８）
図１８は、本発明の実施の形態８における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図１９は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図１８中に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿って切断した場合の図である。次に、これら図１８および図１９を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｈについて説明する。
【００９０】
図１８および図１９に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｈにあっては、光ファイバ１Ｈの出射端およびその近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光吸収領域５ｂが形成されている。当該光吸収領域５ｂは、光ファイバ１Ｈの出射端から光ファイバ１Ｈの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ４だけ後退した位置にまで達するように連続して設けられることで中空部を有する円筒状の形状にて構成されており、コア４の軸線（すなわち光ファイバ１Ｈの光軸ＯＡ）を囲繞するように設けられている。
【００９１】
当該円筒状の形状にて構成された光吸収領域５ｂは、その軸方向に沿った長さが相当程度の大きさを有するものであり、上述した本発明の実施の形態５における円板状の光吸収領域とは、光学的な特性から見た場合に区別されるものである。当該光吸収領域５ｂの径方向に沿った厚みは、特に制限されるものではないが、たとえば０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好適である。なお、当該円筒状の形状を有する光吸収領域５ｂは、好ましくは光ファイバ１Ｈの光軸ＯＡと同軸上に配置される。
【００９２】
ここで、上記円筒状の形状にて構成された当該光吸収領域５ｂの軸方向長さを所定の長さとすることにより、コア４の内部を伝播してきた光のうちの一部が、当該光吸収領域５ｂの内周面に照射されることになる。当該光吸収領域５ｂに照射された光は、全反射されずにその多くが光吸収領域５ｂによって吸収される。そのため、図中に示すように、光軸ＯＡを含む断面において光吸収領域５ｂの内周面の入射端側の位置と光吸収領域５ｂの内周面の出射端側の位置との間を光軸ＯＡと交わるように伝播する光の光軸ＯＡに対する傾角αよりも大きい傾角を有する光については、これが当該光吸収領域５ｂに照射されることで吸収されてその放射強度が弱められることになり、その結果、当該光吸収領域５ｂが設けられた部位においてアパーチャが構成されることになる。
【００９３】
本実施の形態における光ファイバ１Ｈは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端およびその近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端およびその近傍に位置する部分のコア４（図１８および図１９参照）にレーザ加工（黒色化加工）を施すことで円筒状の形状を有する光吸収領域５ｂ（図１８および図１９参照）を形成することにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｈが製造される。
【００９４】
本実施の形態における光ファイバ１Ｈにあっては、上述したように、光軸ＯＡに対する傾角が所定の傾角αよりも大きい光について、これが光吸収領域５ｂによって吸収されることになる。そのため、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光は、その殆どが光吸収領域５ｂに照射されないで当該出射端に達した上記所定の傾角α以下の傾角を有する光となる。したがって、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光は、図示すように出射角の最大値が所定の大きさに制限された光１１になることになり、光ファイバ１Ｈの開口数を出射端側において見かけ上減少させることができる。なお、図中に示す光１１′は、仮に光ファイバ１Ｈにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に出射端から出射される光を示している。
【００９５】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ３が０．９ｍｍでかつ長さが５．０ｍｍの中空部を有する径方向の厚さが０．０３ｍｍの円筒状の光吸収領域を設けた場合には、光ファイバの出射端側における出射光の特性を、開口数が０．３弱程度の光ファイバの出射端側における出射光の特性と同等にすることができる。
【００９６】
このように、上述した如く、コア４の出射端およびその近傍に円筒状の光吸収領域５ｂを形成することでアパーチャを構成することにより、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光は、当該アパーチャによって適度に絞られた光となる。その結果、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光は、所望の出射角範囲内の光の放射強度のみが高められた低広がり角の光となる。すなわち、光ファイバ１Ｈの開口数に応じた出射角を有する光のうち、より低出射角を有する光のみを選択的に光ファイバ１Ｈの出射端から出射できるようになる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【００９７】
したがって、当該光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【００９８】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｈおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【００９９】
（実施の形態９）
図２０は、本発明の実施の形態９における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２０を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｉについて説明する。
【０１００】
図２０に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｉは、出射端およびその近傍に、アパーチャとして機能する円板状の形状を有する光散乱領域５ａに加えて、レンズ６を具備してなるものである。ここで、レンズ６は、たとえばフレネル型レンズやバイナリ型レンズ、屈折型レンズ等、種々のものが利用可能であるが、本実施の形態における光ファイバ１Ｉにあっては、フレネル型レンズを備えている。
【０１０１】
当該レンズ６は、上述したフェムト秒レーザ光を光ファイバ１Ｉの出射端およびその近傍に照射することにより、当該部分に屈折率変化を誘起することで形成されるものである。したがって、本実施の形態における光ファイバ１Ｉにあっては、上述した光散乱領域５ａおよびレンズ６のいずれもが、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いて実施されるレーザ加工によって形成できることになる。
【０１０２】
光散乱領域５ａは、光ファイバ１Ｉの出射端から光ファイバ１Ｉの光軸ＯＡに沿って距離ＬＦだけ後退した位置に設けられている。ここで、当該距離ＬＦは、レンズ６の焦点距離に相当する距離とする。
【０１０３】
このように構成した場合には、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光が、レンズ６の焦点位置に配置された、光散乱領域５ａが形成されることで構成されたアパーチャによって適切に絞られた後にレンズ６に照射されることになるため、当該光ファイバ１Ｉの光軸ＯＡと略平行方向に進む擬似コリメート光１２に変換されて光ファイバ１Ｉの出射端から出射されることになる。
【０１０４】
そのため、光ファイバ１Ｉの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＥのみを含むことになる。また、図中において破線で示す光１２′およびビームスポットＡは、仮に光ファイバ１Ｉにおいて光散乱領域５ａおよびレンズ６を設けなかった場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしており、図中において二点鎖線で示す光１２″およびビームスポットＥ″は、仮に光ファイバ１Ｉにおいて光散乱領域５ａを設けずにレンズ６のみを設けた場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしている。
【０１０５】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバの出射端近傍に開口数０．５のレンズを設けるとともに、当該レンズの焦点位置である、光ファイバの出射端からの距離が１．４ｍｍの位置に直径Ｒ２が０．１ｍｍの開口部を有する厚さが０．０５ｍｍの円板状の光散乱領域を設けた場合には、広がり角の半角が３°程度に制限された擬似コリメート光が出射端から出射されることになる。
【０１０６】
このように、上述した如く、コア４の出射端にレンズ６を形成するとともにその焦点位置に円板状の光散乱領域５ａを形成することにより、光ファイバ１Ｉから出射される光を所望の光（ここでは、適切にビームスポットが絞られた略平行光化された光）に光線制御することが可能になる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｉの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【０１０７】
したがって、当該光ファイバ１Ｉの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１０８】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｉおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能およびレンズ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１０９】
（実施の形態１０）
図２１は、本発明の実施の形態１０における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２１を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｊについて説明する。
【０１１０】
図２１に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｊは、上述した本発明の実施の形態９における光ファイバ１Ｉと比較した場合に、光散乱領域５ａが形成された位置においてのみ相違している。すなわち、本実施の形態における光ファイバ１Ｊにあっては、光散乱領域５ａがレンズ６の焦点位置よりもさらに入射端側の有限位置に配置されている。具体的には、光散乱領域５ａは、光ファイバ１Ｊの出射端から光ファイバ１Ｊの光軸ＯＡに沿って距離ｓ（ここで、距離ｓは、図２０に示す距離ＬＦよりも大きい）だけ後退した位置に設けられている。
【０１１１】
このように構成した場合には、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光が、光散乱領域５ａが形成されることで構成されたアパーチャによって適切に絞られた後にレンズ６に照射されることになるため、光ファイバ１Ｊの出射端から出射される光１３が、（ｎ／ｓ）＋（１／ｓ′）＝１／ｆで決まる投影位置に結像されることになる。ここで、ｎは、コア４の屈折率であり、ｓ′は、レンズ６からの投影方向における像面までの距離であり、ｆは、レンズ６の焦点距離である。
【０１１２】
そのため、光ファイバ１Ｊの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰ（ここでは、当該観察面ＯＰをレンズ６の像面とする）におけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＦのみを含むことになる。また、図中において破線で示す光１２′およびビームスポットＡは、仮に光ファイバ１Ｊにおいて光散乱領域５ａおよびレンズ６を設けなかった場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしており、図中において二点鎖線で示す光１２″およびビームスポットＥ″は、仮に光ファイバ１Ｊにおいて光散乱領域５ａを設けずにレンズ６のみを設けた場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしている。
【０１１３】
このように、上述した如く、コア４の出射端にレンズ６を形成するとともにその有限位置に円板状の光散乱領域５ａを形成することにより、光ファイバ１Ｉから出射される光を所望の光（ここでは、適切にビームスポットが絞られることで有限位置において集光される光）に光線制御することが可能になる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｊの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【０１１４】
したがって、当該光ファイバ１Ｊの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１１５】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｊおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能およびレンズ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１１６】
（実施の形態１１）
図２２は、本発明の実施の形態１１における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２２を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｋについて説明する。
【０１１７】
図２２に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｋは、上述した本発明の実施の形態９における光ファイバ１Ｉと比較した場合に、光散乱領域５ａの形状において相違している。すなわち、本実施の形態における光ファイバ１Ｋにあっては、アパーチャが光ファイバ１Ｋの光軸ＯＡを囲繞する複数の円筒状の形状を有する光散乱領域５ａにて構成されており、レンズ６に近接して配置されている。
【０１１８】
このように構成した場合には、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光が、光散乱領域５ａが形成されることで構成されたアパーチャによって光ファイバ１Ｋの光軸に対する傾角が所定の角度範囲内の光に制限されることで絞られた後にレンズ６に照射されることになるため、レンズ６に照射される光を略平行光化することが可能となって擬似無限遠投影状態を作り出すことができる。したがって、光ファイバ１Ｋの出射端から出射される光１４が、レンズ６の略焦点位置（光ファイバ１Ｋの出射端からの距離がレンズ６の焦点距離Ｌｆである位置の近傍）に集光されることになる。
【０１１９】
そのため、光ファイバ１Ｋの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰ（ここでは、当該観察面ＯＰをレンズ６の略焦点位置を含む面とする）におけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＧのみを含むことになる。また、図中において破線で示す光１２′およびビームスポットＡは、仮に光ファイバ１Ｋにおいて光散乱領域５ａおよびレンズ６を設けなかった場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしており、図中において二点鎖線で示す光１２″およびビームスポットＥ″は、仮に光ファイバ１Ｋにおいて光散乱領域５ａを設けずにレンズ６のみを設けた場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしている。
【０１２０】
このように、上述した如く、コア４の出射端にレンズ６を形成するとともにその近傍に円筒状の光散乱領域５ａを形成することにより、光ファイバ１Ｋから出射される光を所望の光（ここでは、適切にビームスポットが絞られることでレンズ６の略焦点位置において集光される光）に光線制御することが可能になる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｋの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【０１２１】
したがって、当該光ファイバ１Ｋの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１２２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｋおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能およびレンズ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１２３】
（実施の形態１２）
図２３は、本発明の実施の形態１２における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２３を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｌについて説明する。
【０１２４】
図２３に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｌは、芯線であるコア４と、コア４の外側を覆うクラッド３と、クラッド３の外側を覆う被覆材２とを備えている。光ファイバ１Ｌは、好適にはＰＯＦからなり、コア４およびクラッド３は、光透過性の材料にて構成されている。
【０１２５】
ここで、コア４およびクラッド３を構成する具体的な材料としては、後述する改質加工に適した材料を利用することが好ましく、ＰＯＦの場合には、その分子構造にベンゼン環を含まない高分子材料が挙げられ、ＧＯＦの場合には、ガラス材料全般が挙げられる。分子構造にベンゼン環を含まない高分子材料としては、好適には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂やシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂等が利用できる。なお、分子構造にベンゼン環を含む高分子材料（たとえばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やポリイミド（ＰＩ）樹脂）を使用した場合には、レーザ照射に伴って、上述した本発明の実施の形態５において説明した如くの黒色変化が誘起される場合が多くなるが、その場合であってもパルスエネルギーを最適化することにより、後述する改質加工を施すことが可能であるため、その利用は可能である。
【０１２６】
光ファイバ１Ｌの出射端に位置する部分のコア４には、後述するフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって体積型回折光学素子としての体積型回折レンズ５ｃが設けられている。体積型回折レンズ５ｃは、後述するフェムト秒レーザ光を光ファイバ１Ｌの出射端およびその近傍に照射することにより、当該部分に屈折率変化を誘起することで形成された所定形状の改質層の集合体からなる。体積型回折レンズ５ｃは、当該レンズに入射する光に対して角度依存性を有しており、所定主光線角度以下で入射した光のみについてレンズ機能を発揮し、所定主光線角度よりも大きい入射角で入射した光をそのまま透過する種類のレンズである。そのため、当該体積型回折レンズ５ｃは、一種のアパーチャとして機能することになる。
【０１２７】
ここで、体積型回折レンズ５ｃの体積性質を示す指標であるＱ値は、体積型回折レンズ５ｃに入射する光の波長をλ、体積型回折レンズ５ｃの改質厚をＬ、コア４の屈折率をｎ、体積型回折レンズ５ｃの回折周期をΛとした場合にＱ＝２πλＬ／ｎΛ2で表わされ、当該Ｑ値が１０以上であると体積性質が強く、角度依存性が高いことになる。なお、上記Ｑ値は、最外郭周期と改質厚とを調整することで１０以上になるように設定されていてもよいし、周期毎に１０以上になるように改質厚を適宜変更することとしてもよい。
【０１２８】
本実施の形態における光ファイバ１Ｌは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端に位置する部分のコア４（図２３参照）にレーザ加工（改質加工）を施すことで所望の形状の改質層が形成されることにより、上述の如くの体積型回折レンズ５ｃからなるアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｌが製造される。
【０１２９】
このように構成した場合には、光ファイバ１Ｌの出射端から出射される光１５に、体積型回折レンズ５ｃの角度依存性に基づいて光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になる。換言すれば、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光のうち、体積型回折レンズ５ｃに対して所定角度よりも大きい入射角で入射した光１５′をそのまま透過させることが可能になる。
【０１３０】
そのため、光ファイバ１Ｌの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＨと、放射強度の弱い大径のビームスポットＩとを含むことになる。このうちのビームスポットＨは、体積型回折レンズ５ｃに照射されてそのレンズ機能により屈折した後に光ファイバ１Ｌの出射端から出射された光１５が照射される領域であり、ビームスポットＩは、体積型回折レンズ５ｃに照射されてそのまま透過することで光ファイバ１Ｌの出射端から出射された光１５″が照射される領域である。
【０１３１】
したがって、当該光ファイバ１Ｌの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１３２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｌおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１３３】
（実施の形態１３）
図２４は、本発明の実施の形態１３における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２４を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｍについて説明する。
【０１３４】
図２４に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｍは、上述した本発明の実施の形態１２における光ファイバ１Ｌと比較した場合に、アパーチャとして機能する体積型回折レンズ５ｃに加え、さらにアパーチャとして機能する光散乱領域５ａを具備している点において相違している。これら体積型回折レンズ５ｃおよび光散乱領域５ａは、上述したように、いずれもたとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いて実施されるレーザ加工によって形成できる。
【０１３５】
このように構成した場合には、光ファイバ１Ｍの出射端から出射される光１５に、体積型回折レンズ５ｃの角度依存性に基づいて光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になるばかりでなく、光散乱領域５ａを形成することで構成されたアパーチャによっても光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になる。換言すれば、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光であってかつ光散乱領域５ａに照射されることで散乱した光のうち、体積型回折レンズ５ｃに対して所定角度よりも大きい入射角で入射した光１５′をそのまま透過させることが可能になる。したがって、上述した本発明の実施の形態１２における光ファイバ１Ｌと比べた場合に、本実施の形態における光ファイバ１Ｍでは、さらにＳ／Ｎ比を高めることが可能になる。
【０１３６】
そのため、光ファイバ１Ｍの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＨと、放射強度の非常に弱い大径のビームスポットＩとを含むことになる。このうちのビームスポットＨは、光散乱領域５ａと通過せずに体積型回折レンズ５ｃに照射されて屈折した後に光ファイバ１Ｍの出射端から出射された光１５が照射される領域であり、ビームスポットＩは、光散乱領域５ａを通過することで放射強度が弱められて体積型回折レンズ５ｃに照射されてそのまま透過することで光ファイバ１Ｍの出射端から出射された光１５″が照射される領域である。
【０１３７】
したがって、当該光ファイバ１Ｍの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１３８】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｍおよびその製造方法を採用することにより、複数のアパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１３９】
以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１１および１３にあっては、光ファイバのコアにのみ光散乱領域または光吸収領域を形成することでアパーチャを構成した場合を例示したが、当該光散乱領域または光吸収領域は、クラッドに達するように設けられていてもよい。
【０１４０】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１１および１３にあっては、円板状または円筒状の形状を有するように形成された光散乱領域または光吸収領域でアパーチャを構成するようにした場合を例示したが、これらの形状はあくまでも典型例に過ぎない。すなわち、光散乱領域または光吸収領域の形状は、これらに限定されるものではなく、アパーチャとしての機能が発揮される限りにおいては、たとえば円錐台状の形状や段差を有するような形状等、様々な形状に変更することができる。
【０１４１】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１１および１３においては、光散乱領域または光吸収領域を形成することで構成されたアパーチャの形成位置や大きさ、厚み等について、その典型例を示したに過ぎず、これらアパーチャの形成位置や大きさ、厚み等は、光ファイバの仕様や出射光の利用態様等に基づいて適宜変更することができる。
【０１４２】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１２にあっては、光散乱領域または光吸収領域あるいは体積型回折光学素子を個別に設けることでアパーチャを構成した場合を例示したが、たとえば上述した本発明の実施の形態１３の如く、これらを併用することでアパーチャを構成することとしてもよい。
【０１４３】
また、以上において説明した本発明の実施の形態９ないし１１においては、光ファイバの出射端およびその近傍にフェムト秒レーザを照射することでレンズを形成した場合を例示して説明を行なったが、光ファイバに形成されるレンズとしては、この他にも、光ファイバの成形時において光ファイバの出射端に凸面または凹面等を直接設けることでこれをレンズとして使用することも可能である。
【０１４４】
さらには、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１３において示した特徴的な構成は、本発明の目的に照らして許容される範囲で相互に組み合わせることが当然に可能である。
【０１４５】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【０１４６】
１，１Ａ〜１Ｌ 光ファイバ、２ 被覆材、３ クラッド、４ コア、５ａ 光散乱領域、５ｂ 光吸収領域、５ｃ 体積型回折レンズ、６ レンズ、１００ 製造装置、１０１ レーザ源、１０２ ＮＤフィルタ、１０３ アッテネータ、１０４ 電磁シャッタ、１０５ アパーチャ、１０６ 対物レンズ、１０７ 保持具、２００ レーザ光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバおよびその製造方法に関し、特に出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、入射端から入射した光源等の光を内部において伝播し、出射端からこれを外部に向けて出射する導光部材である。光ファイバは、芯線であるコアと、コアの外側を覆うクラッドと、クラッドの外側を覆う被覆材とによって構成されており、コアとクラッドとの屈折率差を利用してこれらの界面において光を反射させることにより、コアの内部において光が伝播されるように構成されたものである。
【０００３】
通常、光ファイバの出射端には、各種レンズ等に代表される外部光学系がさらに接続される場合が多い。これにより、当該外部光学系によって光ファイバの出射端から出射された光の光線制御が行なわれる。
【０００４】
また、光ファイバの出射端またはその近傍にレーザ加工を行なうことによって各種レンズを直接形成し、これにより光ファイバから出射される光の光線制御を行なうことも提案されている。
【０００５】
たとえば、特表２００６−５１００５７号公報（特許文献１）には、出射端にレーザ光を照射することで表面除去加工を行なってレンズを形成し、当該レンズによって光ファイバから出射される光の光線制御が行なわれるように構成された光ファイバが開示されている。また、特開２００５−２９２３８２号公報（特許文献２）には、出射端近傍にレーザ光を照射することで屈折率変化を誘起してレンズを形成し、当該レンズによって光ファイバから出射される光の光線制御が行なわれるように構成された光ファイバが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５１００５７号公報
【特許文献２】特開２００５−２９２３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、外部光学系を用いて光ファイバから出射される光を光線制御することとした場合には、光ファイバの出射端から出射される光に光ファイバの開口数に応じた広範な出射角を有する光が含まれているため、光ファイバのコア径に対して非常に大きい有効径を有する外部光学系を使用することが必要になる問題が生じる。これを解決するためには、外部光学系にアパーチャを含ませることが必要になるが、その場合には、外部光学系の部品点数が増加するといった問題や、アパーチャを含む外部光学系と光ファイバとの正確な位置決めが必要になるといった問題が生じてしまう。
【０００８】
一方、上記特許文献１および２に開示の如くの光ファイバを使用することとした場合には、外部光学系の部品点数が削減できるメリットはあるものの、レーザ加工によって形成されたレンズに入射する光に開口制約になるもの（すなわち、アパーチャ機能を発揮するもの）が存在しないため、光線制御の制御性が低く、レンズに入射する光のうちの一部のみに対してしか所望の光線制御ができない結果となり、光ファイバから出射される光の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が非常に悪いものとなってしまう問題が生じる。
【０００９】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に基づく光ファイバは、光が入射する入射端および光が出射する出射端を備えており、上記出射端および／またはその近傍に位置する部分のコアに、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することで形成されたアパーチャが設けられてなるものである。
【００１１】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記超短パルスレーザ光が照射されることで上記コアの一部に損傷変化を誘起することにより形成された光散乱領域にて構成されていることが好ましい。
【００１２】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記超短パルスレーザ光が照射されることで上記コアの一部に黒色変化を誘起することにより形成された光吸収領域にて構成されていることが好ましい。
【００１３】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記コアの軸線を囲繞するように中央に開口部を有する円板状の形状を有していることが好ましい。
【００１４】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記コアの軸線に沿って互いに距離をもって複数設けられていてもよい。
【００１５】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記コアの軸線を囲繞するように中空部を有する円筒状の形状を有していることが好ましい。
【００１６】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記コアの軸線と直交する方向に沿って距離をもって複数設けられていてもよい。
【００１７】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが形成された位置よりも上記出射端側に光学素子が設けられていてもよい。
【００１８】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記光学素子が、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することで形成されたものであることが好ましい。
【００１９】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記光学素子が、レンズであることが好ましい。
【００２０】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記光学素子が、体積型回折光学素子であってもよい。
【００２１】
上記本発明に基づく光ファイバにあっては、上記アパーチャが、上記超短パルスレーザ光が照射されることで上記コアの一部に屈折率変化を誘起することにより形成された体積型回折光学素子にて構成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明に基づく光ファイバの製造方法は、上記本発明に基づく光ファイバを製造するための方法であって、上記超短パルスレーザ光を上記出射端側から上記出射端および／またはその近傍に位置する部分の上記コアに照射することで上記アパーチャを形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１における光ファイバの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態５における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態６における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態７における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態７における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態８における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態８における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態９における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【図２１】本発明の実施の形態１０における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【図２２】本発明の実施の形態１１における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【図２３】本発明の実施の形態１２における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【図２４】本発明の実施の形態１３における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す各実施の形態においては、同等のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は都度繰り返さないこととする。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ファイバの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態における光ファイバの製造方法について説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態における光ファイバの製造方法を実現するための製造装置１００は、パルス幅が１０-15秒（１フェムト秒）以上１０-11秒（１０ピコ秒）以下の超短パルスレーザ光（以下、フェムト秒レーザ光とも称する）を利用して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１にアパーチャを形成するレーザ加工装置である。製造装置１００は、レーザ源１０１と、レーザ源１０１に付設された各種光学系１０２〜１０６と、光ファイバ１を保持する保持具１０７とを主として備えている。
【００２８】
レーザ源１０１は、保持具１０７によって保持された光ファイバ１に対してレーザ光２００を照射するための手段であり、レーザ媒質としてたとえばチタン・サファイア結晶を含んでいる。当該レーザ源１０１から発せられるレーザ光２００は、上述したフェムト秒レーザ光である。
【００２９】
レーザ源１０１に付設された各種光学系は、ＮＤフィルタ１０２と、アッテネータ１０３と、電磁シャッタ１０４と、アパーチャ１０５と、対物レンズ１０６とを含んでいる。これらＮＤフィルタ１０２、アッテネータ１０３、電磁シャッタ１０４、アパーチャ１０５および対物レンズ１０６は、レーザ光２００のエネルギー（パルスエネルギー）や加工パターン、ビーム径、集光状態等を調整するためのものである。
【００３０】
保持具１０７は、ワークである光ファイバ１を保持するための手段であり、図示しない保持具駆動機構によってＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向からなる並進３軸方向と、Ｚ軸周りの回転方向であるθ方向とに駆動される。
【００３１】
本実施の形態における光ファイバの製造方法にあっては、上述した製造装置１００を用いることにより、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を上述した図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端に位置する部分のコア４（図２および図３参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円板状の形状を有する光散乱領域５ａ（図２および図３参照）を形成する。これにより、後述する如くの、アパーチャが設けられた本実施の形態における光ファイバ１Ａが製造されることになる。
【００３２】
図２は、本発明の実施の形態１における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図３は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図２中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した場合の図である。また、図４は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図２中に示す光ファイバ１Ａの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図２ないし図４を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ａについて説明する。
【００３３】
図２および図３に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ａは、芯線であるコア４と、コア４の外側を覆うクラッド３と、クラッド３の外側を覆う被覆材２とを備えている。光ファイバ１Ａは、好適にはＰＯＦ（Plastic Optical Fiber）またはＧＯＦ（Glass Optical Fiber）のいずれかからなり、コア４およびクラッド３は、光透過性の材料にて構成されている。
【００３４】
ここで、コア４およびクラッド３を構成する具体的な材料としては、上述した損傷加工に適した材料を利用することが好ましく、ＰＯＦの場合には、その分子構造にベンゼン環を含まない高分子材料が挙げられ、ＧＯＦの場合には、ガラス材料全般が挙げられる。分子構造にベンゼン環を含まない高分子材料としては、好適には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂やシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂等が利用できる。なお、分子構造にベンゼン環を含む高分子材料（たとえばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やポリイミド（ＰＩ）樹脂）を使用した場合には、レーザ照射に伴って、後述する本発明の実施の形態５において説明する如くの黒色変化が誘起される場合が多くなるが、その場合であってもパルスエネルギーを最適化することにより、上述した損傷加工を施すことが可能であるため、その利用は可能である。
【００３５】
光ファイバ１Ａの出射端に位置する部分のコア４には、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが設けられている。当該光散乱領域５ａは、中央に開口部を有する円板状の形状にて構成されており、コア４の軸線（すなわち光ファイバ１Ａの光軸ＯＡ）を囲繞するように設けられている。当該光散乱領域５ａの光軸ＯＡ方向に沿った厚みは、特に制限されるものではないが、たとえば０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好適である。なお、当該円板状の形状を有する光散乱領域５ａは、好ましくは光ファイバ１Ａの光軸ＯＡと同軸上に配置される。
【００３６】
この光散乱領域５ａは、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すことによって損傷変化を誘起することで形成された部位であり、再凝固や気泡の形成が起こることで生じるおよそサブミクロンオーダーから数十ミクロンオーダーの微小凹凸を含む領域である。当該光散乱領域５ａに光が照射されると、上記微小凹凸によって光の散乱が生じることになる。
【００３７】
そのため、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光のうち、当該光散乱領域５ａに照射された光は、当該光散乱領域５ａに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ａの光散乱領域５ａが設けられていない部分の出射端に照射された光）に比べて、光散乱領域５ａにおいて散乱される分だけ放射強度が弱められることになり、その結果、当該光散乱領域５ａが設けられた部位においてアパーチャが構成されることになる。
【００３８】
これにより、図４に示すように、光ファイバ１Ａの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）と、放射強度の低い大径のビームスポットＣ（直径ｃ）とを含むことになる。このうちのビームスポットＢは、光散乱領域５ａを通過せずに光ファイバ１Ａの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＣは、光散乱領域５ａを通過することで放射強度が弱められて光ファイバ１Ａの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ａにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ａ＜＜ｃの条件を満たすことになる。
【００３９】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ２が０．５ｍｍの開口部を有する厚さが０．０５ｍｍの円板状の光散乱領域を設けた場合には、出射端におけるコアの直径が０．５ｍｍで開口数が０．５の光ファイバ（すなわち、出射径が０．５ｍｍに制限された開口数０．５の光ファイバ）を形成することができる。
【００４０】
このように、上述した如く、コア４の出射端に円板状の光散乱領域５ａを形成することでアパーチャを構成することにより、光ファイバ１Ａの出射端から出射される光は、当該アパーチャによって適度に絞られた光となる。すなわち、光ファイバ１Ａの出射端から出射される光に光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になり、ビーム径を適度に絞ることができる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ａの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【００４１】
したがって、当該光ファイバ１Ａの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合であっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【００４２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ａおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。また、図６は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図５中に示す光ファイバ１Ｂの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図５および図６を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｂについて説明する。
【００４４】
図５に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｂにあっては、光ファイバ１Ｂの出射端近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが形成されることでアパーチャが設けられている。より詳細には、光ファイバ１Ｂの出射端から光ファイバ１Ｂの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ１だけ後退した位置に、円板状の形状を有する光散乱領域５ａが当該光軸ＯＡを囲繞するように形成されることでアパーチャが構成されている。
【００４５】
ここで、上記距離Ｌ１は、当該光散乱領域５ａに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ｂの光散乱領域５ａが設けられていない部分を通過した光）が、当該光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面において反射されずに出射端に達する範囲内の距離とする。このように構成すれば、光散乱領域５ａに照射されることで散乱した光のうちの多くが、光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面を透過してクラッド３に入光することになる。
【００４６】
本実施の形態における光ファイバ１Ｂは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端近傍に位置する部分のコア４（図５参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円板状の形状を有する光散乱領域５ａ（図５参照）が形成されることにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｂが製造される。
【００４７】
本実施の形態における光ファイバ１Ｂにあっては、図６に示すように、光ファイバ１Ｂの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットが、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）と、放射強度の低い大径のビームスポットＣ（直径ｃ）とを含むことになる。このうちのビームスポットＢは、光散乱領域５ａを通過せずに光ファイバ１Ｂの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＣは、光散乱領域５ａを通過することで放射強度が弱められた光のうち、クラッド３に入光せずに光ファイバ１Ｂの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ｂにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ａ≦ｃの条件を満たすことになる。
【００４８】
以上において説明した本実施の形態における光ファイバ１Ｂおよびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１において説明した効果に加え、出射端から出射される光の光線制御性がさらに高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる効果が得られる。
【００４９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。また、図８は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図７中に示す光ファイバ１Ｃの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図７および図８を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｃについて説明する。
【００５０】
図７に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｃにあっては、光ファイバ１Ｃの出射端近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが形成されることでアパーチャが設けられている。より詳細には、光ファイバ１Ｃの出射端から光ファイバ１Ｃの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ２だけ後退した位置に、円板状の形状を有する光散乱領域５ａが当該光軸ＯＡを囲繞するように形成されることでアパーチャが構成されている。
【００５１】
ここで、上記距離Ｌ２は、当該光散乱領域５ａに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ｃの光散乱領域５ａが設けられていない部分を通過した光）の少なくとも一部が、当該光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面において反射されて出射端に達する範囲内の距離とする。このように構成すれば、光散乱領域５ａに照射されることで散乱した光のうちの多くが、光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面を透過してクラッド３に入光することになる。
【００５２】
本実施の形態における光ファイバ１Ｃは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端近傍に位置する部分のコア４（図７参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円板状の形状を有する光散乱領域５ａ（図７参照）が形成されることにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｃが製造される。
【００５３】
本実施の形態における光ファイバ１Ｃにあっては、図８に示すように、光ファイバ１Ｃの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットが、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）と、放射強度の低い大径のビームスポットＣ（直径ｃ）と、これらビームスポットＢおよびＣの中間程度の放射強度および径を有するビームスポットＤ（直径ｄ）とを含むことになる。このうちのビームスポットＤは、光散乱領域５ａを通過せずにかつコア４とクラッド３との界面にて反射されずに光ファイバ１Ｃの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＣは、光散乱領域５ａを通過することで放射強度が弱められた光のうち、クラッド３に入光せずに光ファイバ１Ｃの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＢは、光散乱領域５ａを通過せずにかつコア４とクラッド３との界面にて反射されて光ファイバ１Ｃの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ｃにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ｄ≦ａ≦ｃの条件を満たすことになる。
【００５４】
以上において説明した本実施の形態における光ファイバ１Ｃおよびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１において説明した効果に加え、出射端から出射される光の光線制御性がさらに高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる効果が得られる。
【００５５】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。また、図１０は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図９中に示す光ファイバ１Ｄの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図９および図１０を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｄについて説明する。
【００５６】
図９に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｄにあっては、光ファイバ１Ｄの出射端および当該出射端近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが２層形成されることで２つのアパーチャが設けられている。より詳細には、光ファイバ１Ｄの出射端と、当該出射端から光ファイバ１Ｄの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ３だけ後退した位置のそれぞれに、円板状の形状を有する光散乱領域５ａが当該光軸ＯＡを囲繞するように２層形成されることにより、光軸ＯＡに沿って互いに距離をもって位置する２つのアパーチャが構成されている。
【００５７】
ここで、上記距離Ｌ３は、当該光散乱領域５ａに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ｄの光散乱領域５ａが設けられていない部分を通過した光）が、当該光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面において反射されずに出射端に達する範囲内の距離であってもよいし、上記光の少なくとも一部が、当該光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面において反射されて出射端に達する範囲内の距離であってもよい。このように構成すれば、入射端側に位置する光散乱領域５ａに照射されることで散乱した光のうちの多くが、光散乱領域５ａよりも出射端側においてコア４とクラッド３との界面を透過してクラッド３に入光するか、あるいは出射端側に位置する光散乱領域５ａに照射されることでさらに散乱されることになる。
【００５８】
本実施の形態における光ファイバ１Ｄは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端およびその近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端およびその近傍に位置する部分のコア４（図７参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円板状の形状を有する光散乱領域５ａ（図７参照）を２層形成することにより、上述の如くの２つのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｄが製造される。
【００５９】
本実施の形態における光ファイバ１Ｄにあっては、図１０に示すように、光ファイバ１Ｄの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットが、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）と、放射強度の低い大径のビームスポットＣ（直径ｃ）とを含むことになる。このうちのビームスポットＢは、２層の光散乱領域５ａを通過せずに光ファイバ１Ｄの出射端から出射された光が照射される領域であり、ビームスポットＣは、２層の光散乱領域５ａのいずれかを通過することで放射強度が弱められた光のうち、クラッド３に入光せずに光ファイバ１Ｄの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ｄにおいて２層の光散乱領域５ａを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ａ＜ｃの条件を満たすことになる。
【００６０】
以上において説明した本実施の形態における光ファイバ１Ｄおよびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１において説明した効果に加え、出射端から出射される光の光線制御性がさらに高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる効果が得られる。
【００６１】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図１２は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図１１中に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って切断した場合の図である。また、図１３は、本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを示す図であり、図１１中に示す光ファイバ１Ｅの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットを示す図である。次に、これら図１１ないし図１３を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｅについて説明する。
【００６２】
図１１および図１２に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｅは、芯線であるコア４と、コア４の外側を覆うクラッド３と、クラッド３の外側を覆う被覆材２とを備えている。光ファイバ１Ｅは、好適にはＰＯＦからなり、コア４およびクラッド３は、光透過性の材料にて構成されている。
【００６３】
ここで、コア４およびクラッド３を構成する具体的な材料としては、後述する黒色化加工に適した材料を利用することが好ましく、その分子構造にベンゼン環を含む高分子材料が挙げられる。分子構造にベンゼン環を含む高分子材料としては、好適には、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やポリイミド（ＰＩ）樹脂等が利用できる。
【００６４】
光ファイバ１Ｅの出射端に位置する部分のコア４には、後述するフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光吸収領域５ｂが設けられている。当該光吸収領域５ｂは、中央に開口部を有する円板状の形状にて構成されており、コア４の軸線（すなわち光ファイバ１Ｅの光軸ＯＡ）を囲繞するように設けられている。当該光吸収領域５ｂの光軸ＯＡ方向に沿った厚みは、特に制限されるものではないが、たとえば０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好適である。なお、当該円板状の形状を有する光吸収領域５ｂは、好ましくは光ファイバ１Ｅの光軸ＯＡと同軸上に配置される。
【００６５】
本実施の形態における光ファイバ１Ｅは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端に位置する部分のコア４（図１１および図１２参照）にレーザ加工（黒色化加工）を施すことで円板状の形状を有する光吸収領域５ｂ（図１１および図１２参照）が形成されることにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｅが製造される。
【００６６】
この光吸収領域５ｂは、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すことによって黒色変化を誘起することで形成された部位であり、炭化変質が起こることで生じる領域である。当該光吸収領域５ｂに光が照射されると、主として光の吸収が生じることになる。なお、炭化変質の生じ具合により、照射された光の一部が当該光吸収領域５ｂによって吸収されずに透過する場合もあるが、当該透過した光の強度は極端に弱められており、また別途散乱も生じているため、実質的には無視できる程度の放射強度の光となる。
【００６７】
そのため、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光のうち、当該光吸収領域５ｂに照射された光は、当該光吸収領域５ｂに照射されない光（すなわち、光ファイバ１Ｅの光吸収領域５ｂが設けられていない部分の出射端に照射された光）に比べて、光吸収領域５ｂにおいて吸収されて放射強度が弱められることになり、その結果、当該光吸収領域５ｂが設けられた部位においてアパーチャが構成されることになる。
【００６８】
これにより、図１３に示すように、光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光の観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＢ（直径ｂ）のみを含むことになる。ここで、ビームスポットＢは、光吸収領域５ｂを通過せずに光ファイバ１Ｅの出射端から出射された光が照射される領域である。また、図中に破線で示したビームスポットＡ（直径ａ）は、仮に光ファイバ１Ｅにおいて光吸収領域５ｂを設けなかった場合に観察面ＯＰに光が照射される領域を表わしている。ここで、各ビームスポットの直径の関係は、ｂ＜ａの条件を満たすことになる。
【００６９】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ２が０．５ｍｍの開口部を有する厚さが０．０３ｍｍの円板状の光吸収領域を設けた場合には、出射端におけるコアの直径が０．５ｍｍで開口数が０．５の光ファイバ（すなわち、出射径が０．５ｍｍに制限された開口数０．５の光ファイバ）を形成することができる。
【００７０】
このように、上述した如く、コア４の出射端に円板状の光吸収領域５ｂを形成することでアパーチャを構成することにより、光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光は、当該アパーチャによって適度に絞られた光となる。すなわち、光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光に光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になり、ビーム径を適度に絞ることができる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【００７１】
したがって、当該光ファイバ１Ｅの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【００７２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｅおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【００７３】
（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図１５は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図１４中に示すＸＶ−ＸＶ線に沿って切断した場合の図である。次に、これら図１４および図１５を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｆについて説明する。
【００７４】
図１４および図１５に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｆにあっては、光ファイバ１Ｆの出射端およびその近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光散乱領域５ａが形成されている。当該光散乱領域５ａは、光ファイバ１Ｆの出射端から光ファイバ１Ｆの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ４だけ後退した位置にまで達するように連続して設けられることで中空部を有する円筒状の形状にて構成されており、コア４の軸線（すなわち光ファイバ１Ｆの光軸ＯＡ）を囲繞するように設けられている。
【００７５】
当該円筒状の形状にて構成された光散乱領域５ａは、その軸方向に沿った長さが相当程度の大きさを有するものであり、上述した本発明の実施の形態１における円板状の光散乱領域とは、光学的な特性から見た場合に区別されるものである。当該光散乱領域５ａの径方向に沿った厚みは、特に制限されるものではないが、たとえば０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好適である。なお、当該円筒状の形状を有する光散乱領域５ａは、好ましくは光ファイバ１Ｆの光軸ＯＡと同軸上に配置される。
【００７６】
ここで、上記円筒状の形状にて構成された光散乱領域５ａの軸方向長さ（すなわち距離Ｌ４）を所定の長さとすることにより、コア４の内部を伝播してきた光のうちの一部が、当該光散乱領域５ａの内周面に照射されることになる。当該光散乱領域５ａに照射された光は、全反射されずにその多くが光散乱領域５ａによって散乱される。そのため、図中に示すように、光軸ＯＡを含む断面において光散乱領域５ａの内周面の入射端側の位置と光散乱領域５ａの内周面の出射端側の位置との間を光軸ＯＡと交わるように伝播する光の光軸ＯＡに対する傾角αよりも大きい傾角を有する光については、これが当該光散乱領域５ａに照射されることで散乱してその放射強度が弱められることになり、その結果、当該光散乱領域５ａが設けられた部位においてアパーチャが構成されることになる。
【００７７】
本実施の形態における光ファイバ１Ｆは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端およびその近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端およびその近傍に位置する部分のコア４（図１４および図１５参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円筒状の形状を有する光散乱領域５ａ（図１４および図１５参照）を形成することにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｆが製造される。
【００７８】
本実施の形態における光ファイバ１Ｆにあっては、上述したように、光軸ＯＡに対する傾角が所定の傾角αよりも大きい光について、これが光散乱領域５ａによって散乱されることになる。そのため、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光は、その殆どが光散乱領域５ａに照射されないで当該出射端に達した上記所定の傾角α以下の傾角を有する光となる。したがって、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光は、図示すように出射角の最大値が所定の大きさに制限された光１１になることになり、光ファイバ１Ｆの開口数を出射端側において見かけ上減少させることができる。なお、図中に示す光１１′は、仮に光ファイバ１Ｆにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に出射端から出射される光を示している。
【００７９】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ３が０．９ｍｍでかつ長さが５．０ｍｍの中空部を有する径方向の厚さが０．０５ｍｍの円筒状の光散乱領域を設けた場合には、光ファイバの出射端側における出射光の特性を、開口数が０．３弱程度の光ファイバの出射端側における出射光の特性と同等にすることができる。
【００８０】
このように、上述した如く、コア４の出射端およびその近傍に円筒状の光散乱領域５ａを形成することでアパーチャを構成することにより、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光は、当該アパーチャによって適度に絞られた光となる。その結果、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光は、所望の出射角範囲内の光の放射強度のみが高められた低広がり角の光となる。すなわち、光ファイバ１Ｆの開口数に応じた出射角を有する光のうち、より低出射角を有する光のみを選択的に光ファイバ１Ｆの出射端から出射できるようになる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【００８１】
したがって、当該光ファイバ１Ｆの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【００８２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｆおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【００８３】
（実施の形態７）
図１６は、本発明の実施の形態７における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図１７は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図１６中に示すＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿って切断した場合の図である。次に、これら図１６および図１７を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｇについて説明する。
【００８４】
図１６および図１７に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｇにあっては、光ファイバ１Ｇの出射端およびその近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって輪帯化された２層の光散乱領域５ａが形成されることで光学的に一体に機能する１つのアパーチャが設けられている。より詳細には、輪帯化された２層の光散乱領域５ａのそれぞれは、光ファイバ１Ｇの出射端から光ファイバ１Ｇの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ５だけ後退した位置にまで達するように連続して設けられることで中空部を有する円筒状の形状にて構成されており、これら２つの光散乱領域５ａが光軸ＯＡと直交する方向に沿って互いに距離をもって配置されることにより、当該光軸ＯＡを囲繞するように１つのアパーチャが構成されている。
【００８５】
本実施の形態における光ファイバ１Ｇは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端およびその近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端およびその近傍に位置する部分のコア４（図１４および図１５参照）にレーザ加工（損傷加工）を施すことで円筒状の形状を有する光散乱領域５ａ（図１４および図１５参照）を２層形成することにより、上述の如くの光学的に一体に機能する１つのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｇが製造される。
【００８６】
本実施の形態の如くの光ファイバ１Ｇとした場合には、上述した本発明の実施の形態６における光ファイバ１Ｆに比較して、光学的に同等の機能を発揮するアパーチャを軸方向に沿ってより短小化した光散乱領域５ａにて構成できるメリットが得られる。すなわち、図１６に示すように、たとえば外側に位置する内径がＲ３である円筒状の光散乱領域５ａの内側に、内径がＲ４（＝（１／３）×Ｒ３）である円筒状の光散乱領域５ａをさらに設けた場合には、光散乱領域５ａの軸方向長さ（すなわち距離Ｌ５で表わされる大きさ）を、一層の円筒状の光散乱領域でこれを構成する場合に比べて約１／３の大きさに短小化することができる。
【００８７】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ３が０．９ｍｍでかつ長さが１．７ｍｍの中空部を有する径方向の厚さが０．０５ｍｍの円筒状の外側光散乱領域を設けるとともに、その内側に直径Ｒ４が０．３ｍｍでかつ長さが１．７ｍｍの中空部を有する径方向の厚さが０．０５ｍｍの円筒状の内側光散乱領域をさらに設けることとした場合には、当該内側光散乱領域を設けずに外側光散乱領域の長さを５．０ｍｍとした場合のものと同様に、光ファイバの出射端側における出射光の特性を、開口数が０．３弱程度の光ファイバの出射端側における出射光の特性と同等にすることができる。
【００８８】
以上において説明した本実施の形態における光ファイバ１Ｇおよびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態６において説明した効果に加え、光散乱領域５ａを形成するレーザ加工の際により深い位置にまでレーザ光を照射させる必要なくなるため、より容易にかつエネルギーロスなくアパーチャを形成することができる効果が得られる。
【００８９】
（実施の形態８）
図１８は、本発明の実施の形態８における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図である。図１９は、本実施の形態における光ファイバの出射端近傍の光軸と直交する平面に沿った断面図であり、図１８中に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿って切断した場合の図である。次に、これら図１８および図１９を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｈについて説明する。
【００９０】
図１８および図１９に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｈにあっては、光ファイバ１Ｈの出射端およびその近傍に位置する部分のコア４に、上述したフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって光吸収領域５ｂが形成されている。当該光吸収領域５ｂは、光ファイバ１Ｈの出射端から光ファイバ１Ｈの光軸ＯＡに沿って距離Ｌ４だけ後退した位置にまで達するように連続して設けられることで中空部を有する円筒状の形状にて構成されており、コア４の軸線（すなわち光ファイバ１Ｈの光軸ＯＡ）を囲繞するように設けられている。
【００９１】
当該円筒状の形状にて構成された光吸収領域５ｂは、その軸方向に沿った長さが相当程度の大きさを有するものであり、上述した本発明の実施の形態５における円板状の光吸収領域とは、光学的な特性から見た場合に区別されるものである。当該光吸収領域５ｂの径方向に沿った厚みは、特に制限されるものではないが、たとえば０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好適である。なお、当該円筒状の形状を有する光吸収領域５ｂは、好ましくは光ファイバ１Ｈの光軸ＯＡと同軸上に配置される。
【００９２】
ここで、上記円筒状の形状にて構成された当該光吸収領域５ｂの軸方向長さを所定の長さとすることにより、コア４の内部を伝播してきた光のうちの一部が、当該光吸収領域５ｂの内周面に照射されることになる。当該光吸収領域５ｂに照射された光は、全反射されずにその多くが光吸収領域５ｂによって吸収される。そのため、図中に示すように、光軸ＯＡを含む断面において光吸収領域５ｂの内周面の入射端側の位置と光吸収領域５ｂの内周面の出射端側の位置との間を光軸ＯＡと交わるように伝播する光の光軸ＯＡに対する傾角αよりも大きい傾角を有する光については、これが当該光吸収領域５ｂに照射されることで吸収されてその放射強度が弱められることになり、その結果、当該光吸収領域５ｂが設けられた部位においてアパーチャが構成されることになる。
【００９３】
本実施の形態における光ファイバ１Ｈは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端およびその近傍に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端およびその近傍に位置する部分のコア４（図１８および図１９参照）にレーザ加工（黒色化加工）を施すことで円筒状の形状を有する光吸収領域５ｂ（図１８および図１９参照）を形成することにより、上述の如くのアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｈが製造される。
【００９４】
本実施の形態における光ファイバ１Ｈにあっては、上述したように、光軸ＯＡに対する傾角が所定の傾角αよりも大きい光について、これが光吸収領域５ｂによって吸収されることになる。そのため、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光は、その殆どが光吸収領域５ｂに照射されないで当該出射端に達した上記所定の傾角α以下の傾角を有する光となる。したがって、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光は、図示すように出射角の最大値が所定の大きさに制限された光１１になることになり、光ファイバ１Ｈの開口数を出射端側において見かけ上減少させることができる。なお、図中に示す光１１′は、仮に光ファイバ１Ｈにおいて光散乱領域５ａを設けなかった場合に出射端から出射される光を示している。
【００９５】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバに、直径Ｒ３が０．９ｍｍでかつ長さが５．０ｍｍの中空部を有する径方向の厚さが０．０３ｍｍの円筒状の光吸収領域を設けた場合には、光ファイバの出射端側における出射光の特性を、開口数が０．３弱程度の光ファイバの出射端側における出射光の特性と同等にすることができる。
【００９６】
このように、上述した如く、コア４の出射端およびその近傍に円筒状の光吸収領域５ｂを形成することでアパーチャを構成することにより、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光は、当該アパーチャによって適度に絞られた光となる。その結果、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光は、所望の出射角範囲内の光の放射強度のみが高められた低広がり角の光となる。すなわち、光ファイバ１Ｈの開口数に応じた出射角を有する光のうち、より低出射角を有する光のみを選択的に光ファイバ１Ｈの出射端から出射できるようになる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【００９７】
したがって、当該光ファイバ１Ｈの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【００９８】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｈおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【００９９】
（実施の形態９）
図２０は、本発明の実施の形態９における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２０を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｉについて説明する。
【０１００】
図２０に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｉは、出射端およびその近傍に、アパーチャとして機能する円板状の形状を有する光散乱領域５ａに加えて、レンズ６を具備してなるものである。ここで、レンズ６は、たとえばフレネル型レンズやバイナリ型レンズ、屈折型レンズ等、種々のものが利用可能であるが、本実施の形態における光ファイバ１Ｉにあっては、フレネル型レンズを備えている。
【０１０１】
当該レンズ６は、上述したフェムト秒レーザ光を光ファイバ１Ｉの出射端およびその近傍に照射することにより、当該部分に屈折率変化を誘起することで形成されるものである。したがって、本実施の形態における光ファイバ１Ｉにあっては、上述した光散乱領域５ａおよびレンズ６のいずれもが、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いて実施されるレーザ加工によって形成できることになる。
【０１０２】
光散乱領域５ａは、光ファイバ１Ｉの出射端から光ファイバ１Ｉの光軸ＯＡに沿って距離ＬＦだけ後退した位置に設けられている。ここで、当該距離ＬＦは、レンズ６の焦点距離に相当する距離とする。
【０１０３】
このように構成した場合には、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光が、レンズ６の焦点位置に配置された、光散乱領域５ａが形成されることで構成されたアパーチャによって適切に絞られた後にレンズ６に照射されることになるため、当該光ファイバ１Ｉの光軸ＯＡと略平行方向に進む擬似コリメート光１２に変換されて光ファイバ１Ｉの出射端から出射されることになる。
【０１０４】
そのため、光ファイバ１Ｉの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＥのみを含むことになる。また、図中において破線で示す光１２′およびビームスポットＡは、仮に光ファイバ１Ｉにおいて光散乱領域５ａおよびレンズ６を設けなかった場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしており、図中において二点鎖線で示す光１２″およびビームスポットＥ″は、仮に光ファイバ１Ｉにおいて光散乱領域５ａを設けずにレンズ６のみを設けた場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしている。
【０１０５】
たとえば、コアの直径Ｒ１が１．０ｍｍで開口数が０．５である光ファイバの出射端近傍に開口数０．５のレンズを設けるとともに、当該レンズの焦点位置である、光ファイバの出射端からの距離が１．４ｍｍの位置に直径Ｒ２が０．１ｍｍの開口部を有する厚さが０．０５ｍｍの円板状の光散乱領域を設けた場合には、広がり角の半角が３°程度に制限された擬似コリメート光が出射端から出射されることになる。
【０１０６】
このように、上述した如く、コア４の出射端にレンズ６を形成するとともにその焦点位置に円板状の光散乱領域５ａを形成することにより、光ファイバ１Ｉから出射される光を所望の光（ここでは、適切にビームスポットが絞られた略平行光化された光）に光線制御することが可能になる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｉの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【０１０７】
したがって、当該光ファイバ１Ｉの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１０８】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｉおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能およびレンズ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１０９】
（実施の形態１０）
図２１は、本発明の実施の形態１０における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２１を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｊについて説明する。
【０１１０】
図２１に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｊは、上述した本発明の実施の形態９における光ファイバ１Ｉと比較した場合に、光散乱領域５ａが形成された位置においてのみ相違している。すなわち、本実施の形態における光ファイバ１Ｊにあっては、光散乱領域５ａがレンズ６の焦点位置よりもさらに入射端側の有限位置に配置されている。具体的には、光散乱領域５ａは、光ファイバ１Ｊの出射端から光ファイバ１Ｊの光軸ＯＡに沿って距離ｓ（ここで、距離ｓは、図２０に示す距離ＬＦよりも大きい）だけ後退した位置に設けられている。
【０１１１】
このように構成した場合には、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光が、光散乱領域５ａが形成されることで構成されたアパーチャによって適切に絞られた後にレンズ６に照射されることになるため、光ファイバ１Ｊの出射端から出射される光１３が、（ｎ／ｓ）＋（１／ｓ′）＝１／ｆで決まる投影位置に結像されることになる。ここで、ｎは、コア４の屈折率であり、ｓ′は、レンズ６からの投影方向における像面までの距離であり、ｆは、レンズ６の焦点距離である。
【０１１２】
そのため、光ファイバ１Ｊの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰ（ここでは、当該観察面ＯＰをレンズ６の像面とする）におけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＦのみを含むことになる。また、図中において破線で示す光１２′およびビームスポットＡは、仮に光ファイバ１Ｊにおいて光散乱領域５ａおよびレンズ６を設けなかった場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしており、図中において二点鎖線で示す光１２″およびビームスポットＥ″は、仮に光ファイバ１Ｊにおいて光散乱領域５ａを設けずにレンズ６のみを設けた場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしている。
【０１１３】
このように、上述した如く、コア４の出射端にレンズ６を形成するとともにその有限位置に円板状の光散乱領域５ａを形成することにより、光ファイバ１Ｉから出射される光を所望の光（ここでは、適切にビームスポットが絞られることで有限位置において集光される光）に光線制御することが可能になる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｊの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【０１１４】
したがって、当該光ファイバ１Ｊの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１１５】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｊおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能およびレンズ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１１６】
（実施の形態１１）
図２２は、本発明の実施の形態１１における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２２を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｋについて説明する。
【０１１７】
図２２に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｋは、上述した本発明の実施の形態９における光ファイバ１Ｉと比較した場合に、光散乱領域５ａの形状において相違している。すなわち、本実施の形態における光ファイバ１Ｋにあっては、アパーチャが光ファイバ１Ｋの光軸ＯＡを囲繞する複数の円筒状の形状を有する光散乱領域５ａにて構成されており、レンズ６に近接して配置されている。
【０１１８】
このように構成した場合には、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光が、光散乱領域５ａが形成されることで構成されたアパーチャによって光ファイバ１Ｋの光軸に対する傾角が所定の角度範囲内の光に制限されることで絞られた後にレンズ６に照射されることになるため、レンズ６に照射される光を略平行光化することが可能となって擬似無限遠投影状態を作り出すことができる。したがって、光ファイバ１Ｋの出射端から出射される光１４が、レンズ６の略焦点位置（光ファイバ１Ｋの出射端からの距離がレンズ６の焦点距離Ｌｆである位置の近傍）に集光されることになる。
【０１１９】
そのため、光ファイバ１Ｋの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰ（ここでは、当該観察面ＯＰをレンズ６の略焦点位置を含む面とする）におけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＧのみを含むことになる。また、図中において破線で示す光１２′およびビームスポットＡは、仮に光ファイバ１Ｋにおいて光散乱領域５ａおよびレンズ６を設けなかった場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしており、図中において二点鎖線で示す光１２″およびビームスポットＥ″は、仮に光ファイバ１Ｋにおいて光散乱領域５ａを設けずにレンズ６のみを設けた場合に出射端から出射される光および当該光の観察面ＯＰに対する照射領域を表わしている。
【０１２０】
このように、上述した如く、コア４の出射端にレンズ６を形成するとともにその近傍に円筒状の光散乱領域５ａを形成することにより、光ファイバ１Ｋから出射される光を所望の光（ここでは、適切にビームスポットが絞られることでレンズ６の略焦点位置において集光される光）に光線制御することが可能になる。そのため、上記構成を採用することにより、光ファイバ１Ｋの出射端から出射される光の光線制御性を高めることが可能になり、またＳ／Ｎ比を高めることも可能になる。
【０１２１】
したがって、当該光ファイバ１Ｋの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１２２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｋおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能およびレンズ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１２３】
（実施の形態１２）
図２３は、本発明の実施の形態１２における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２３を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｌについて説明する。
【０１２４】
図２３に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｌは、芯線であるコア４と、コア４の外側を覆うクラッド３と、クラッド３の外側を覆う被覆材２とを備えている。光ファイバ１Ｌは、好適にはＰＯＦからなり、コア４およびクラッド３は、光透過性の材料にて構成されている。
【０１２５】
ここで、コア４およびクラッド３を構成する具体的な材料としては、後述する改質加工に適した材料を利用することが好ましく、ＰＯＦの場合には、その分子構造にベンゼン環を含まない高分子材料が挙げられ、ＧＯＦの場合には、ガラス材料全般が挙げられる。分子構造にベンゼン環を含まない高分子材料としては、好適には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂やシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂等が利用できる。なお、分子構造にベンゼン環を含む高分子材料（たとえばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やポリイミド（ＰＩ）樹脂）を使用した場合には、レーザ照射に伴って、上述した本発明の実施の形態５において説明した如くの黒色変化が誘起される場合が多くなるが、その場合であってもパルスエネルギーを最適化することにより、後述する改質加工を施すことが可能であるため、その利用は可能である。
【０１２６】
光ファイバ１Ｌの出射端に位置する部分のコア４には、後述するフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を施すによって体積型回折光学素子としての体積型回折レンズ５ｃが設けられている。体積型回折レンズ５ｃは、後述するフェムト秒レーザ光を光ファイバ１Ｌの出射端およびその近傍に照射することにより、当該部分に屈折率変化を誘起することで形成された所定形状の改質層の集合体からなる。体積型回折レンズ５ｃは、当該レンズに入射する光に対して角度依存性を有しており、所定主光線角度以下で入射した光のみについてレンズ機能を発揮し、所定主光線角度よりも大きい入射角で入射した光をそのまま透過する種類のレンズである。そのため、当該体積型回折レンズ５ｃは、一種のアパーチャとして機能することになる。
【０１２７】
ここで、体積型回折レンズ５ｃの体積性質を示す指標であるＱ値は、体積型回折レンズ５ｃに入射する光の波長をλ、体積型回折レンズ５ｃの改質厚をＬ、コア４の屈折率をｎ、体積型回折レンズ５ｃの回折周期をΛとした場合にＱ＝２πλＬ／ｎΛ2で表わされ、当該Ｑ値が１０以上であると体積性質が強く、角度依存性が高いことになる。なお、上記Ｑ値は、最外郭周期と改質厚とを調整することで１０以上になるように設定されていてもよいし、周期毎に１０以上になるように改質厚を適宜変更することとしてもよい。
【０１２８】
本実施の形態における光ファイバ１Ｌは、たとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いることで製造される。具体的には、図１を参照して、ワークであるアパーチャが未だ形成されていない光ファイバ１を保持した保持具１０７を図示しない保持具駆動機構を用いて駆動しつつ、レーザ源１０１にて発せされたレーザ光２００を各種光学系１０２〜１０６を用いて制御することで光ファイバ１の出射端に当該出射端側から照射し、これにより光ファイバ１の出射端に位置する部分のコア４（図２３参照）にレーザ加工（改質加工）を施すことで所望の形状の改質層が形成されることにより、上述の如くの体積型回折レンズ５ｃからなるアパーチャが設けられた光ファイバ１Ｌが製造される。
【０１２９】
このように構成した場合には、光ファイバ１Ｌの出射端から出射される光１５に、体積型回折レンズ５ｃの角度依存性に基づいて光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になる。換言すれば、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光のうち、体積型回折レンズ５ｃに対して所定角度よりも大きい入射角で入射した光１５′をそのまま透過させることが可能になる。
【０１３０】
そのため、光ファイバ１Ｌの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＨと、放射強度の弱い大径のビームスポットＩとを含むことになる。このうちのビームスポットＨは、体積型回折レンズ５ｃに照射されてそのレンズ機能により屈折した後に光ファイバ１Ｌの出射端から出射された光１５が照射される領域であり、ビームスポットＩは、体積型回折レンズ５ｃに照射されてそのまま透過することで光ファイバ１Ｌの出射端から出射された光１５″が照射される領域である。
【０１３１】
したがって、当該光ファイバ１Ｌの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１３２】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｌおよびその製造方法を採用することにより、アパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１３３】
（実施の形態１３）
図２４は、本発明の実施の形態１３における光ファイバの出射端近傍の光軸を含む平面に沿った断面図であり、これに加えて本実施の形態における光ファイバの出射端から出射される光のビームスポットを模式的に表わした図である。次に、この図２４を参照して、本実施の形態における光ファイバ１Ｍについて説明する。
【０１３４】
図２４に示すように、本実施の形態における光ファイバ１Ｍは、上述した本発明の実施の形態１２における光ファイバ１Ｌと比較した場合に、アパーチャとして機能する体積型回折レンズ５ｃに加え、さらにアパーチャとして機能する光散乱領域５ａを具備している点において相違している。これら体積型回折レンズ５ｃおよび光散乱領域５ａは、上述したように、いずれもたとえば上述した本発明の実施の形態１において説明した製造装置１００を用いて実施されるレーザ加工によって形成できる。
【０１３５】
このように構成した場合には、光ファイバ１Ｍの出射端から出射される光１５に、体積型回折レンズ５ｃの角度依存性に基づいて光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になるばかりでなく、光散乱領域５ａを形成することで構成されたアパーチャによっても光軸ＯＡの近傍において放射強度が高くなる放射強度分布をもたせることが可能になる。換言すれば、コア４の内部を図中矢印１０方向に沿って伝播してきた光であってかつ光散乱領域５ａに照射されることで散乱した光のうち、体積型回折レンズ５ｃに対して所定角度よりも大きい入射角で入射した光１５′をそのまま透過させることが可能になる。したがって、上述した本発明の実施の形態１２における光ファイバ１Ｌと比べた場合に、本実施の形態における光ファイバ１Ｍでは、さらにＳ／Ｎ比を高めることが可能になる。
【０１３６】
そのため、光ファイバ１Ｍの光軸ＯＡと直交する観察面ＯＰにおけるビームスポットは、図中に示す放射強度の高い小径のビームスポットＨと、放射強度の非常に弱い大径のビームスポットＩとを含むことになる。このうちのビームスポットＨは、光散乱領域５ａと通過せずに体積型回折レンズ５ｃに照射されて屈折した後に光ファイバ１Ｍの出射端から出射された光１５が照射される領域であり、ビームスポットＩは、光散乱領域５ａを通過することで放射強度が弱められて体積型回折レンズ５ｃに照射されてそのまま透過することで光ファイバ１Ｍの出射端から出射された光１５″が照射される領域である。
【０１３７】
したがって、当該光ファイバ１Ｍの出射端から出射される光を外部光学系を用いてさらに光線制御する場合にあっても、有効径の小さなレンズの使用が可能になるといったメリットや、アパーチャを別途設ける必要がないといったメリットが得られることになり、外部光学系の小型化や部品点数の削減およびこれに起因する位置決めの簡略化等が実現可能になる。
【０１３８】
以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバ１Ｍおよびその製造方法を採用することにより、複数のアパーチャ機能を付加することによって出射端から出射される光の光線制御性が高められた光ファイバおよびその製造方法とすることができる。
【０１３９】
以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１１および１３にあっては、光ファイバのコアにのみ光散乱領域または光吸収領域を形成することでアパーチャを構成した場合を例示したが、当該光散乱領域または光吸収領域は、クラッドに達するように設けられていてもよい。
【０１４０】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１１および１３にあっては、円板状または円筒状の形状を有するように形成された光散乱領域または光吸収領域でアパーチャを構成するようにした場合を例示したが、これらの形状はあくまでも典型例に過ぎない。すなわち、光散乱領域または光吸収領域の形状は、これらに限定されるものではなく、アパーチャとしての機能が発揮される限りにおいては、たとえば円錐台状の形状や段差を有するような形状等、様々な形状に変更することができる。
【０１４１】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１１および１３においては、光散乱領域または光吸収領域を形成することで構成されたアパーチャの形成位置や大きさ、厚み等について、その典型例を示したに過ぎず、これらアパーチャの形成位置や大きさ、厚み等は、光ファイバの仕様や出射光の利用態様等に基づいて適宜変更することができる。
【０１４２】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１２にあっては、光散乱領域または光吸収領域あるいは体積型回折光学素子を個別に設けることでアパーチャを構成した場合を例示したが、たとえば上述した本発明の実施の形態１３の如く、これらを併用することでアパーチャを構成することとしてもよい。
【０１４３】
また、以上において説明した本発明の実施の形態９ないし１１においては、光ファイバの出射端およびその近傍にフェムト秒レーザを照射することでレンズを形成した場合を例示して説明を行なったが、光ファイバに形成されるレンズとしては、この他にも、光ファイバの成形時において光ファイバの出射端に凸面または凹面等を直接設けることでこれをレンズとして使用することも可能である。
【０１４４】
さらには、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし１３において示した特徴的な構成は、本発明の目的に照らして許容される範囲で相互に組み合わせることが当然に可能である。
【０１４５】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【０１４６】
１，１Ａ〜１Ｌ 光ファイバ、２ 被覆材、３ クラッド、４ コア、５ａ 光散乱領域、５ｂ 光吸収領域、５ｃ 体積型回折レンズ、６ レンズ、１００ 製造装置、１０１ レーザ源、１０２ ＮＤフィルタ、１０３ アッテネータ、１０４ 電磁シャッタ、１０５ アパーチャ、１０６ 対物レンズ、１０７ 保持具、２００ レーザ光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射する入射端および光が出射する出射端を備えた光ファイバであって、
前記出射端および／またはその近傍に位置する部分のコアに、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することで形成されたアパーチャが設けられている、光ファイバ。
【請求項２】
前記アパーチャは、前記超短パルスレーザ光が照射されることで前記コアの一部に損傷変化を誘起することにより形成された光散乱領域からなる、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記アパーチャは、前記超短パルスレーザ光が照射されることで前記コアの一部に黒色変化を誘起することにより形成された光吸収領域からなる、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記アパーチャが、前記コアの軸線を囲繞するように中央に開口部を有する円板状の形状を有している、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記アパーチャが、前記コアの軸線に沿って互いに距離をもって複数設けられている、請求項４に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記アパーチャが、前記コアの軸線を囲繞するように中空部を有する円筒状の形状を有している、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記アパーチャが、前記コアの軸線と直交する方向に沿って距離をもって複数設けられている、請求項６に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記アパーチャが形成された位置よりも前記出射端側に光学素子が設けられている、請求項１から７のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記光学素子が、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することで形成されたものである、請求項８に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記光学素子が、レンズである、請求項８または９に記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記光学素子が、体積型回折光学素子である、請求項８または９に記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記アパーチャは、前記超短パルスレーザ光が照射されることで前記コアの一部に屈折率変化を誘起することにより形成された体積型回折光学素子からなる、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の光ファイバの製造方法であって、
前記超短パルスレーザ光を前記出射端側から前記出射端および／またはその近傍に位置する部分の前記コアに照射することで前記アパーチャを形成することを特徴とする、光ファイバの製造方法。
【請求項１】
光が入射する入射端および光が出射する出射端を備えた光ファイバであって、
前記出射端および／またはその近傍に位置する部分のコアに、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することで形成されたアパーチャが設けられている、光ファイバ。
【請求項２】
前記アパーチャは、前記超短パルスレーザ光が照射されることで前記コアの一部に損傷変化を誘起することにより形成された光散乱領域からなる、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記アパーチャは、前記超短パルスレーザ光が照射されることで前記コアの一部に黒色変化を誘起することにより形成された光吸収領域からなる、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記アパーチャが、前記コアの軸線を囲繞するように中央に開口部を有する円板状の形状を有している、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記アパーチャが、前記コアの軸線に沿って互いに距離をもって複数設けられている、請求項４に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記アパーチャが、前記コアの軸線を囲繞するように中空部を有する円筒状の形状を有している、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記アパーチャが、前記コアの軸線と直交する方向に沿って距離をもって複数設けられている、請求項６に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記アパーチャが形成された位置よりも前記出射端側に光学素子が設けられている、請求項１から７のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記光学素子が、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を照射することで形成されたものである、請求項８に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記光学素子が、レンズである、請求項８または９に記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記光学素子が、体積型回折光学素子である、請求項８または９に記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記アパーチャは、前記超短パルスレーザ光が照射されることで前記コアの一部に屈折率変化を誘起することにより形成された体積型回折光学素子からなる、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の光ファイバの製造方法であって、
前記超短パルスレーザ光を前記出射端側から前記出射端および／またはその近傍に位置する部分の前記コアに照射することで前記アパーチャを形成することを特徴とする、光ファイバの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−１９４２６３（Ｐ２０１２−１９４２６３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６８３２（Ｐ２０１１−５６８３２）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【特許番号】特許第４８０７４７６号（Ｐ４８０７４７６）
【特許公報発行日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【特許番号】特許第４８０７４７６号（Ｐ４８０７４７６）
【特許公報発行日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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