光ファイバ接続構造、レーザ照射装置およびレーザ加工装置
【課題】２つの光ファイバの融着部から漏れ出る漏洩光によって、それら光ファイバの温度が上昇するのを抑制するための構造を提供する。
【解決手段】ファイバ接続部８は、融着部１１Ｃと、保護部２１と、漏洩光除去部２２とを有する。ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面および希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とが融着されることで、融着部１１Ｃが形成される。ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面と希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とを融着するために、ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端の被覆および希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端の被覆が除去されている。融着部１１Ｃは保護部２１によって覆われる。漏洩光除去部２２は、希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられる。漏洩光除去部２２は、被覆４４Ｂの屈折率以上の屈折率を有する。
【解決手段】ファイバ接続部８は、融着部１１Ｃと、保護部２１と、漏洩光除去部２２とを有する。ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面および希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とが融着されることで、融着部１１Ｃが形成される。ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面と希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とを融着するために、ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端の被覆および希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端の被覆が除去されている。融着部１１Ｃは保護部２１によって覆われる。漏洩光除去部２２は、希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられる。漏洩光除去部２２は、被覆４４Ｂの屈折率以上の屈折率を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２本の光ファイバを接続するための構造、その構造によって一体化された光ファイバを用いたレーザ照射装置、およびそのレーザ照射装置を用いたレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光は集光性に優れることから、パワー密度を高くすることができるとともに、小さなビームスポットを得ることができる。このような特徴により、加工の分野ではレーザ光の注目度が高くなりつつある。物体の加工にレーザ光を用いることで非接触かつ精密な加工が可能であるため、物体の加工へのレーザ光の利用が急速に拡大しつつある。
【０００３】
特に、希土類添加光ファイバをレーザ媒質としたファイバレーザは、従来の固体レーザに比べて高い効率を有するという特徴、レーザ装置全体をコンパクトにすることができるという特徴、レーザ発振媒質とレーザ伝播媒質とを希土類添加光ファイバで兼用できるといった各種の特徴を有している。近年では、数１０ＷからｋＷ超といった高パワーのレーザ光をファイバレーザから出力させることも報告されている。
【０００４】
ファイバレーザでこのような高出力を実現するためには、希土類添加光ファイバに多くの励起光を投入しなければならない。希土類添加光ファイバを有するファイバレーザでは、通常では、励起光からレーザ出力への変換効率は、一般的に５０％程度である。言い換えれば、ファイバレーザには、その出力の倍以上のパワーを有する励起光を投入しなければならない。したがって上述のようなｋＷ級のファイバレーザの場合には、ファイバレーザに投入される励起光のパワーもｋＷ級となる。
【０００５】
希土類添加光ファイバでは、通常、希土類元素はコアに添加される。多くの場合、コアの直径は数μｍ〜数１０μｍであり極めて小さい。コアに励起光を投入することで希土類元素を励起するコア励起方式では、コアに多くの励起光を投入することは難しい。
【０００６】
このため光ファイバレーザでは、ダブルクラッド構造を有する希土類添加光ファイバが多く用いられる。ダブルクラッド構造の光ファイバでは、クラッドが第１クラッドおよび第２クラッドの２層構造を有している。第１クラッドはコアの周囲に設けられ、第２クラッドは、第１クラッドの周囲に設けられる。第１クラッドは、コアに対するクラッドとして機能する。また第１クラッドおよび第２クラッドの間では、第１クラッドが前記コアと同等の機能を有し、第２クラッドがクラッドとして機能する。
【０００７】
ダブルクラッド構造の希土類添加光ファイバでは、励起光が第１クラッドに導入されるクラッド励起方式が用いられる。多くの場合、第１クラッドは１００μｍ以上の直径を有するので、第１クラッドに多くの励起光を投入することが可能になる。
【０００８】
たとえば特許文献１は、希土類添加ダブルクラッドファイバを備えるファイバレーザを開示する。図１７は、特許文献１に開示されたファイバレーザの構成を説明するための図である。
【０００９】
図１７を参照して、ファイバレーザ２００において、光結合器２０３は、６つの励起ポート２０２と、１つの信号ポート２１１と、１つの出射ポート２０４とを有する。６つの励起ポートの各々は光ファイバによって構成される。６つの光ファイバを溶融かつ延伸することによって出射ポート２０４が形成される。
【００１０】
各励起ポート２０２には励起光源２０１が接続される。励起光源２０１から出射された励起光は出射ポート２０４から出射される。また、信号ポート２１１には図示しない信号光源が接続される。その信号光源から出射された信号光も出射ポート２０４から出射される。
【００１１】
光結合器２０３の出射ポート２０４の直径が希土類添加ダブルクラッドファイバの第１クラッドの直径と同じかそれ以下であり、かつ出射ポート２０４のＮＡ（開口数）が希土類添加ダブルクラッドファイバ２０５の第１クラッドのＮＡより小さければ、入射側融着接続部２０６を介して出射ポート２０４から出射される励起光を、低損失で希土類添加ダブルクラッドファイバ２０５の第１クラッドへと入射することが可能となる。
【００１２】
このようにして、希土類添加ダブルクラッドファイバの第１クラッドに投入された励起光は、第１クラッド内を伝播しながらコアを横切る際に、コアに添加された希土類元素に吸収される。励起光の吸収によって基底準位にある希土類元素の電子が反転分布状態になり、信号光源から入射された信号光によって誘導放出を引き起こして信号光を増幅する。増幅された信号光は出射側融着接続部２０７を介して大口径シングルモード光ファイバ２０８に入射し、レーザ光として出力される。
【００１３】
図１７に示されたファイバレーザでは、２本の光ファイバが融着によって接続される。一般的に２つの光ファイバ同士を融着すると、その融着部から光が漏出する。特許文献１は、希土類添加光ファイバの出射端から出射される増幅光以外の残留光を除去するための構成も開示する。
【００１４】
図１８は、特許文献１に開示された、残留光を除去するための構成を示した図である。図１８を参照して、残留光除去構造２２０は、光学樹脂２２１と、金属筐体２２２と、ヒートシンク２２３とを有する。金属筐体２２２はヒートシンク２２３上に固定されている。金属筐体２２２には、大口径シングルモードファイバ２０８を通すための貫通孔が形成され、その貫通孔の内部に光学樹脂２２１が充填されている。特許文献１には、上記の構造について、光ファイバレーザや光ファイバ増幅器などの光増幅システムにおいて、希土類添加光ファイバの出射端から出射される増幅光以外の残留光を確実に除去することができるとともに、残留光による保護被覆の焼損などの不具合を防ぐことができると説明されている。
【００１５】
また、特許文献２は、光ファイバを伝播する漏洩光を除去するための構成を開示する。図１９は、特許文献２に開示された漏洩光の除去部材の外観図である。図２０は、図１９に示された除去部材の構造を示した断面図である。
【００１６】
図１９および図２０を参照して、光ファイバの漏洩光処理構造は、光ファイバ３０１と、漏洩光ガイド部材３０２とを備える。光ファイバ３０１は、石英系ガラスからなるコア部３０１ａと、コア部３０１ａの外周に形成された内側クラッド部３０１ｂとを備える。内側クラッド部３０１ｂは、コア部３０１ａよりも屈折率が低い石英系ガラスからなる。さらに、領域Ａ１において、光ファイバ３０１は、内側クラッド部３０１ｂの外周に形成された外側クラッド部３０１ｃを備える。外側クラッド部３０１ｃは、内側クラッド部３０１ｂよりも屈折率が低い樹脂である。一方、領域Ａ２においては、光ファイバ３０１を他の光ファイバと接続するために、外側クラッド部３０１ｃが除去されている。
【００１７】
漏洩光ガイド部材３０２は、内側クラッド部３０１ｂの屈折率とほぼ同一の屈折率を有する。漏洩光ガイド部材３０２は、内側クラッド部３０１ｂの外径と同一の内径を有する筒状に形成されており、領域Ａ２では、光ファイバ３０１に通された状態で固定されている。
【００１８】
領域Ａ１においては、外側クラッド部３０１ｃが存在するので、残留励起光Ｌ１は内側クラッド部３０１ｂを伝播する。一方、領域Ａ２には、外側クラッド部３０１ｃが存在しないので、残留励起光Ｌ１を伝播させることができない。その結果、残留励起光Ｌ１は、領域Ａ２において、漏洩光ガイド部材３０２に入射する漏洩光Ｌ２となる。漏洩光ガイド部材３０２は、漏洩光Ｌ２を光ファイバ３０１の外部に導く。これにより漏洩光Ｌ２が光ファイバ３０１から放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００８−１８７１００号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
漏洩光は、例えば光ファイバのコアに再結合したり、クラッドをそのまま伝播して測定器などに入射したりすることによって、ノイズを発生させる。また、漏洩光によって被覆等が発熱することにより希土類添加光ファイバの温度が上昇する。光ファイバの温度が上昇した場合には、たとえば光ファイバが破断することが想定される。光ファイバが破断した場合にはファイバレーザの出力を低下させるだけでなく、破断部から漏れ出た高パワーの励起光が周囲の部品にダメージを与えるなど大きな影響を及ぼす可能性も生じ得る。
【００２１】
図１８に示されるように、特許文献１に開示された構造は、希土類添加光ファイバの出射端から出射される増幅光以外の残留光を除去することに特化されたものである。このため特許文献１に開示された構造では、希土類添加光ファイバに入射する光を除去することができない。つまり、特許文献１に開示された構造は、希土類添加光ファイバに入射した光による光ファイバの温度上昇を防ぐための構造ではない。
【００２２】
また、特許文献２に開示された構造（図１９、図２０参照）は、クラッドに漏洩する光を除去する構造である。しかし、特許文献２は、ファイバの被覆を伝播する光を除去するための構造について具体的に記載していない。上記のように被覆が光を吸収することによって被覆が発熱する。しかし特許文献２には、このような課題およびその解決方法について具体的に示されていない。
【００２３】
本発明の目的は、２つの光ファイバの融着部から漏れ出る漏洩光によって、それら光ファイバの温度が上昇するのを抑制するための構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、ある局面では、第１の被覆によって覆われた第１の光ファイバと第２の被覆によって覆われた第２の光ファイバとを接続するための光ファイバ接続構造である。第１の光ファイバの出射端において第１の被覆が除去される。第２の光ファイバの入射端において第２の被覆が除去される。光ファイバ接続構造は、第１の光ファイバの出射端の端面と、第２の光ファイバの入射端の端面とを融着することによって形成された融着部と、融着部の近傍において第２の被覆を覆う漏洩光除去部とを備える。漏洩光除去部の屈折率は、第２の被覆の屈折率以上である。
【００２５】
好ましくは、第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有する。光ファイバ接続構造は、融着部を覆うように形成された保護部をさらに備える。保護部の屈折率は、第２の被覆の屈折率以下、かつ、第２の光ファイバのクラッドの屈折率以下である。
【００２６】
好ましくは、第１および第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、希土類添加光ファイバである。
【００２７】
好ましくは、第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有する。クラッドは、コアの周囲に設けられた第１のクラッドと、第１のクラッドの周囲に設けられた第２のクラッドとを含む。
【００２８】
好ましくは、光ファイバ接続構造は、金属ケースをさらに備える。金属ケースは、保護部と壁面が接触するように保護部を収容する第１の収容室と、漏洩光除去部と壁面が接触するよう漏洩光除去部を収容する第２の収容室とを有する。
【００２９】
本発明は、他の局面では、レーザ照射装置であって、第１の被覆によって覆われた第１の光ファイバと、第２の被覆によって覆われた第２の光ファイバとを備える。第１の光ファイバの出射端において第１の被覆が除去される。第２の光ファイバの入射端において第２の被覆が除去される。レーザ照射装置は、第１の光ファイバの出射端の端面と、第２の光ファイバの入射端の端面とを融着することによって形成された融着部と、融着部の近傍において第２の被覆を覆う漏洩光除去部と、第１の光ファイバの入射端に導入されるレーザ光を発生させるためのレーザ光源とさらに備える。漏洩光除去部の屈折率は、第２の被覆の屈折率以上である。
【００３０】
好ましくは、第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有する。レーザ照射装置は、融着部を覆うように形成された保護部をさらに備える。保護部の屈折率は、第２の被覆の屈折率以下、かつ、第２の光ファイバのクラッドの屈折率以下である。
【００３１】
好ましくは、第１および第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、希土類添加光ファイバである。レーザ光源は、種光を発する種光源と、種光を希土類添加光ファイバによって増幅するための励起光を発する励起光源とを含む。
【００３２】
好ましくは、第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有する。クラッドは、コアの周囲に設けられた第１のクラッドと、第１のクラッドの周囲に設けられた第２のクラッドとを含む。種光源から発せられた種光はコアを伝播する。励起光源から発せられた励起光は第１のクラッドを伝播する。
【００３３】
好ましくは、レーザ照射装置は、金属ケースをさらに備える。金属ケースは、保護部と壁面が接触するように保護部を収容する第１の収容室と、漏洩光除去部と壁面が接触するよう漏洩光除去部を収容する第２の収容室とを有する。
【００３４】
本発明は、さらに他の局面では、上述のレーザ照射装置を備えるレーザ加工装置である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の目的は、２つの光ファイバの融着部から漏れ出る漏洩光によって、それら光ファイバの温度が上昇するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係るファイバレーザを備えたレーザ加工装置１００の構成図である。
【図２】図１に示したファイバ接続部８の構成を示した断面図である。
【図３】光ファイバの接続構造が漏洩光除去部を備えていない場合における光ファイバ内部の光の伝播を説明した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造による漏洩光の除去を説明した図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造による効果を検証した結果を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造において、漏洩光除去部の長さと、光ファイバの温度との関係を検証した結果を示した図である。
【図７】漏洩光の周囲への影響を防ぐための光ファイバ接続構造を示した図である。
【図８】図７に示したケースの蓋を取り外した状態を示した図である。
【図９】図７に示したケースの内部を模式的に示した断面図である。
【図１０】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第１の例を示した図である。
【図１１】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第２の例を示した図である。
【図１２】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第３の例を示した図である。
【図１３】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第４の例を示した図である。
【図１４】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第５の例を示した図である。
【図１５】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第６の例を示した図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係るファイバレーザの他の構成例を示した図である。
【図１７】特許文献１に開示されたファイバレーザの構成を説明するための図である。
【図１８】特許文献１に開示された、残留光を除去するための構成を示した図である。
【図１９】特許文献２に開示された漏洩光の除去部材の外観図である。
【図２０】図１２に示された除去部材の構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３８】
図１は、本発明の実施の形態に係るファイバレーザを備えたレーザ加工装置１００の構成図である。図１を参照して、レーザ加工装置１００は、レーザ光源装置１０１と、光学装置２０とを備える。
【００３９】
レーザ光源装置１０１は、希土類添加光ファイバ１と、半導体レーザ２，３，９Ａ〜９Ｄと、アイソレータ４，６と、光結合器５，１０と、バンドパスフィルタ７と、ファイバ接続部８と、ノンドープ光ファイバ１１Ａと、希土類添加光ファイバ１１Ｂとを備える。
【００４０】
希土類添加光ファイバ１および１１Ｂは、光増幅成分である希土類元素が添加されたコアを有する光増幅ファイバである。希土類元素の種類は特に限定されず、たとえばＥｒ（エルビウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｎｄ（ネオジム）などがある。この実施の形態では、コアに添加された希土類元素はＹｂ（イッテルビウム）である。
【００４１】
半導体レーザ２は種光を発する種光源である。種光の波長はたとえば１０６４±２ｎｍである。半導体レーザ２は、図示されないドライバによって駆動されて、パルス状の種光を発する。
【００４２】
アイソレータ４は一方向の光のみを透過し、その光と逆方向に入射する光を遮断する。具体的には、アイソレータ４は、半導体レーザ２から発せられる種光を通過させるとともに、希土類添加光ファイバ１からの戻り光を遮断する。これによって半導体レーザ２の損傷を防ぐことができる。
【００４３】
半導体レーザ３は、希土類添加光ファイバ１のコアに添加された希土類元素を励起するための励起光を発する励起光源である。励起光の波長は、光ファイバのコアに添加される希土類元素の種類に基づいて定められる。たとえば希土類元素がＹｂである場合、励起光の波長はたとえば９１５±１０ｎｍである。
【００４４】
光結合器５は、半導体レーザ２からの種光および半導体レーザ３からの励起光を結合させて、希土類添加光ファイバ１に入射させる。光結合器５は、たとえばＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）結合器やコンバイナ等を適用できる。
【００４５】
半導体レーザ３から光結合器５を介して希土類添加光ファイバ１に入射した励起光は、希土類添加光ファイバ１のコアに含まれる希土類元素に吸収される。これにより希土類元素が励起され（基底準位から上位準位に遷移され）、反転分布状態が得られる。この状態において、半導体レーザ２からの種光が希土類添加光ファイバ１のコアに入射すると、誘導放出が生じる。この誘導放出によって種光（パルス光）が増幅される。すなわち希土類添加光ファイバ１は、種光を励起光によって増幅する。
【００４６】
アイソレータ６は、希土類添加光ファイバ１から出力されたパルス光を通過させるとともに希土類添加光ファイバ１に戻る光を遮断する。
【００４７】
バンドパスフィルタ７は、所定の波長帯の光を通過させるよう構成される。「所定の波長帯」とは、具体的には、希土類添加光ファイバ１から出力されるパルス光のピーク波長を含む波長帯である。希土類添加光ファイバ１から自然放出光が放出された場合、その自然放出光はバンドパスフィルタ７により除去される。
【００４８】
バンドパスフィルタ７を通過したレーザ光は、光結合器１０を介してノンドープ光ファイバ１１Ａに入射する。半導体レーザ９Ａ〜９Ｄは、バンドパスフィルタ７を通過したレーザ光を希土類添加光ファイバ１１Ｂにおいて増幅するために励起光を発する。この実施の形態では４個の励起光源が設けられているが、励起光源としての半導体レーザの個数は４個に限定されるものではない。ファイバレーザに要求される出力、希土類添加光ファイバ１１Ｂの増幅率等に基づいて、励起光のパワーおよび励起光源の個数を定めることができる。
【００４９】
光結合器１０は、バンドパスフィルタ７を通過したパルス光と、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄからの光とを結合してノンドープ光ファイバ１１Ａに入射させる。
【００５０】
ノンドープ光ファイバ１１Ａのコアには希土類元素（具体的にはＹｂ）が実質的に添加されていない。このため、バンドパスフィルタ７を通過したパルス光は、ノンドープ光ファイバ１１Ａでは実質的に増幅されない。なおノンドープ光ファイバ１１Ａは光結合器１０の出射ポートを構成する。
【００５１】
ノンドープ光ファイバ１１Ａと希土類添加光ファイバ１１Ｂとは、ファイバ接続部８において接続される。後に詳細に説明されるように、ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面と希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とは融着によって接続される。ノンドープ光ファイバ１１Ａを伝播したパルス光および励起光は、その融着部を介して希土類添加光ファイバ１１Ｂに入射する。希土類添加光ファイバ１１Ｂにパルス光および励起光が入射されることで、そのパルス光が増幅される。
【００５２】
光学装置２０は、アイソレータ１２と、コリメータレンズ１３と、ガルバノスキャナ１４と、集光レンズ１５とを備える。アイソレータ１２は希土類添加光ファイバ１１Ｂから出力されるパルス光を通過させるとともに、希土類添加光ファイバ１１Ｂに戻る光を遮断する。アイソレータ１２を通過したパルス光は、アイソレータ１２に付随するコリメータレンズ１３からガルバノスキャナ１４に入射する。コリメータレンズ１３は、アイソレータ１２を通じて出力されたレーザ光のビーム径を拡大し平行光にする。
【００５３】
ガルバノスキャナ１４はコリメータレンズ１３からのレーザ光を二次元方向に走査する。この実施形態では、レーザ光を走査するための走査装置としてガルバノミラーを採用するが、このような走査装置はガルバノミラーに限定されず、たとえばポリゴンミラー、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）スキャナ等を用いることができる。また、走査装置は、レーザ光を二次元方向に走査するものと限定されず、たとえば一次元方向にのみレーザ光を走査可能なものであってもよい。
【００５４】
集光レンズ１５は、ガルバノスキャナ１４からのレーザ光を集光する。加工対象物５０の表面には、集光されたレーザ光Ｌが照射される。
【００５５】
増幅されたレーザ光をガルバノスキャナ１４によって二次元方向に走査するとともに、集光レンズ１５によって集光することで、加工対象物５０の表面では、たとえばアブレーションが起こる。ポリマー、セラミックス、ガラス、金属材料等の物体の表面に高いエネルギー密度でレーザ光を照射すると，材料を構成している分子・原子間の結合が瞬時に切れることによる分解、気化、蒸散を経て材料表面が爆発的に除去され、周囲に熱ダメージを与えない極めてシャープな除去が起こる。これがアブレーションと呼ばれる現象である。アブレーションを利用することによって、様々な加工が可能となる。
【００５６】
この実施の形態に係るレーザ加工装置１００は、レーザマーキング装置である。ただし、レーザ光による加工は、マーキングのみに限定されるものではない。すなわち、本発明に係るレーザ加工装置は、レーザマーキング装置に限定されるものではない。たとえばレーザ光を、ドリリング、溶接、切断、熱処理、形状加工、トリミング等に用いることも可能である。したがって、本発明に係るレーザ加工装置を、これらの用途向けのレーザ加工装置にも適用可能である。たとえば、本発明に係るレーザ加工装置として、レーザトリミング装置、フォトマスク等の欠陥修正（リペア）を行なうレーザリペア装置を含めることができる。
【００５７】
図２は、図１に示したファイバ接続部８の構成を示した断面図である。図２を参照して、ファイバ接続部８は、融着部１１Ｃと、保護部２１と、漏洩光除去部２２とを有する。ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面および希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とが融着されることで、融着部１１Ｃが形成される。保護部２１および漏洩光除去部２２は、たとえば光学樹脂である。
【００５８】
ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂはダブルクラッドファイバである。したがってノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの各々は、コアと、第１クラッドと、第２クラッドとを有する。第１クラッドはコアの周囲に設けられ、かつ、コアの屈折率よりも低い屈折率を有する。第２クラッドは第１クラッドの周囲に設けられ、かつ、第１クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する。ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの各々は、さらに、第２クラッドの表面を覆う被覆を有する。
【００５９】
具体的には、ノンドープ光ファイバ１１Ａは、コア４１Ａと、第１クラッド４２Ａと、第２クラッド４３Ａと、被覆４４Ａとを含む。希土類添加光ファイバ１１Ｂは、コア４１Ｂと、第１クラッド４２Ｂと、第２クラッド４３Ｂと、被覆４４Ｂとを含む。コア４１Ｂには希土類元素（この実施形態ではＹｂ）が添加されているのに対して、コア４１Ａには希土類元素が添加されていない。この点において、希土類添加光ファイバ１１Ｂは、ノンドープ光ファイバ１１Ａと異なる。
【００６０】
ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面と希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とを融着するために、ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端の被覆および希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端の被覆が除去されている。２本の光ファイバの端面同士を融着することによって融着部１１Ｃが形成された後には、融着部１１Ｃは保護部２１によって覆われる。融着部１１Ｃを保護部２１で覆うことによって、２本の光ファイバの接続部分が補強される。
【００６１】
なお、図２に示されるように第２クラッドが薄い場合には、被覆を剥がした際に被覆とともに第２クラッドが除去されることがある。つまり第１クラッドが露出する。このため図２に示した構成では、保護部２１は、各光ファイバの露出した第１クラッド（４２Ａ，４２Ｂ）を覆っている。保護部２１の屈折率は、クラッド（第１クラッド）の屈折率以上、かつ、被覆４４Ｂの屈折率以下である。
【００６２】
漏洩光除去部２２は、希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられる。漏洩光除去部２２は、被覆４４Ｂの屈折率以上の屈折率を有する。
【００６３】
漏洩光除去部２２は、融着部１１Ｃから希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂに入射した漏洩光を、希土類添加光ファイバ１１Ｂの外部に逃がす。これによって、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇（特に希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇）を抑制することが可能となる。この点について、以下、漏洩光除去部２２を備えていない光ファイバの接続構造と、本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造とを対比しつつ説明する。
【００６４】
図３は、光ファイバの接続構造が漏洩光除去部を備えていない場合における光ファイバ内部の光の伝播を説明した図である。図３を参照して、光結合器１０からパルス光Ａがノンドープ光ファイバ１１Ａのコア４１Ａに入射する。コア４１Ａに入射したパルス光Ａは、コア４１Ａを伝播して、その後に融着部１１Ｃから希土類添加光ファイバ１１Ｂのコア４１Ｂに入射する。コア４１Ｂに入射したパルス光Ａは、コア４１Ｂを伝播する。
【００６５】
半導体レーザ９Ａ〜９Ｄからの励起光Ｂは、光結合器１０からノンドープ光ファイバ１１Ａの第１クラッド４２Ａに入射する。励起光Ｂは、第１クラッド４２Ａと第２クラッド４３Ａとの境界で反射しながら第１クラッド４２Ａを伝播する。ノンドープ光ファイバ１１Ａの第１クラッド４２Ａを伝播した励起光Ｂは、融着部１１Ｃから、希土類添加光ファイバ１１Ｂの第１クラッド４２Ｂに入射する。第１クラッド４２Ｂに入射した励起光Ｂは、第１クラッド４２Ｂと第２クラッド４３Ｂとの境界で反射しながら第１クラッド４２Ａを伝播する。
【００６６】
励起光Ｂがコア４１Ｂを通過することによって、コア４１Ｂに含まれる希土類元素が励起光Ｂを吸収する。これにより希土類元素が励起される。希土類元素が励起された状態でパルス光Ａがコア４１Ｂに入射すると、希土類元素の誘導放出によってパルス光Ａが増幅される。第１クラッドの直径はコアの直径よりも大きいので、多くの励起光を希土類添加光ファイバ１１Ｂに導入することが可能となる。
【００６７】
一般に、２つの光ファイバ同士を融着すると、その融着部では光を完全に閉じ込めることができないため融着部から光が漏出する。融着部１１Ｃでは、第１クラッド４２Ａを伝播した励起光の一部が漏洩光Ｃとして漏れ出る。光結合器１０からノンドープ光ファイバ１１Ａに導入される励起光Ｂのパワーが大きいので、融着部１１Ｃにおいて僅かな割合で漏洩光Ｃが発生していても、その漏洩光Ｃのパワーは比較的大きくなる。
【００６８】
パルス光（種光）Ａの一部も融着部１１Ｃから漏れ出るが、その漏洩光のパワーは融着部１１Ｃから漏れ出る励起光（漏洩光Ｃ）のパワーに比べて小さい。このため図３およびそれ以後の図では、融着部１１Ｃから漏れ出る光として漏洩光Ｃのみを示している。
【００６９】
漏洩光Ｃは、融着部１１Ｃから保護部２１に入射する。保護部２１に入射した漏洩光Ｃのうち、一部の光は保護部２１から外部に漏れるが、残りの光は保護部２１の内部を進み、直接もしくは保護部２１と外部との境界面で反射された後に希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂに入射する。
【００７０】
被覆４４Ｂに入射した漏洩光Ｃは被覆４４Ｂの中で熱に変わる。したがって被覆４４Ｂの温度が上昇する。被覆４４Ｂが発熱することにより希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度が上昇する。希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度が上昇しすぎた場合には、たとえば希土類添加光ファイバ１１Ｂが破断するおそれがある。このため、希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇を抑制することが求められる。
【００７１】
図４は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続構造による漏洩光の除去を説明した図である。図４および図３を参照して、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続構造は、保護部２１の近傍（すなわち融着部１１Ｃの近傍）において希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂを覆う漏洩光除去部２２を有する。漏洩光除去部２２の屈折率は被覆４４Ｂの屈折率以上である。したがって、被覆４４Ｂの中を進行した漏洩光Ｃは、漏洩光除去部２２に入射して、漏洩光除去部２２の中を進み、漏洩光除去部２２から希土類添加光ファイバ１１Ｂの外部に放出される。漏洩光除去部２２によって漏洩光が希土類添加光ファイバ１１Ｂから除去されるので、被覆４４Ｂの発熱が抑制される。これにより希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇が抑制されるため、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇（特に希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇）を抑制することが可能となる。
【００７２】
漏洩光除去部２２は、光の透過性が高いことが好ましい。光の透過性が高いことで漏洩光の吸収による漏洩光除去部２２の発熱が生じにくくなる。さらに漏洩光除去部２２には耐熱性の高い材料を用いることが好ましい。漏洩光除去部２２の耐熱性が高いことにより、漏洩光の吸収によって漏洩光除去部２２の温度が上昇した場合にも漏洩光除去部２２の劣化等を抑えることができる。
【００７３】
同様に、保護部２１の屈折率は、光ファイバのクラッド（この実施形態では、第１クラッド４２Ａおよび４２Ｂ）の屈折率以下であることが好ましい。これにより、保護部２１は第１クラッド４２Ａ，４２Ｂ内を伝播する励起光をできるだけ外部に漏洩させなくすることができるので、励起光を効率よく伝播させることができる。また、保護部２１の屈折率は、被覆４４Ｂの屈折率以下であることが好ましい。これにより、融着部１１Ｃから保護部２１の内部に出た漏洩光を漏洩光除去部２２に導くことができる。
【００７４】
また、漏洩光除去部２２と同様に、保護部２１も、光の透過性が高いことが好ましい。光の透過性が高いことで、漏洩光の吸収による保護部２１の発熱が生じにくくなる。さらに保護部２１には耐熱性の高い材料を用いることが好ましい。保護部２１の耐熱性が高いことにより、漏洩光の吸収によって保護部２１の温度が上昇した場合にも保護部２１の劣化等を抑えることができる。
【００７５】
図５は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造による効果を検証した結果を示した図である。図５を参照して、グラフの横軸は、励起光のパワー（Pump Power）を示し、グラフの縦軸はファイバ温度を示す。実験では、保護部２１および漏洩光除去部２２ともに、屈折率の調整の容易なＵＶ硬化タイプの光学樹脂を用いた。漏洩光除去部２２の屈折率は１．５５、保護部２１の屈折率は１．３８とした。希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂの屈折率は１．３８であり、第１クラッド４２Ｂの屈折率は１．４５であった。
【００７６】
図５に示すように、保護部および漏洩光除去部を有する接続構造では、保護部のみからなる接続構造に比べて、光ファイバの温度上昇を抑制する効果が発揮される。特に励起光パワーが大きくなるにつれて、漏洩光除去部による光ファイバの温度上昇を抑制する効果が高くなる。
【００７７】
図６は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造において、漏洩光除去部の長さと光ファイバの温度との関係を検証した結果を示した図である。なお、「漏洩光除去部の長さ」とは、光ファイバの延在方向の長さを意味し、この検証実験では希土類添加光ファイバの被覆に塗布される高屈折率樹脂の長さ（光ファイバの延在方向の長さ）である。漏洩光除去部２２の屈折率等の条件は、図５に示した実験結果を得られたときの条件と同じとした。
【００７８】
図６を参照して、高屈折率樹脂を長くすることによって、ファイバ温度を低下させることができる。一般的に、光ファイバの使用温度の上限は８５℃程度とされている。光ファイバの環境温度が２５℃上昇（たとえば２５℃から５０℃に上昇）したとしても、光ファイバの使用温度が８５℃に達しないようにするためには、環境温度が２５℃であるときの光ファイバの温度が６０℃以下となるように、高屈折率樹脂の長さを設定すればよい。図６に示すように、高屈折率樹脂の長さが１０ｍｍ以上であれば、環境温度が２５℃であるときに光ファイバの温度が６０℃以下にすることができる。
【００７９】
図２では融着部からの漏洩光を光ファイバの外部に放出するための構成のみが示される。しかし光ファイバから放出された漏洩光が周囲の部品にダメージを与えるなどの影響が生じる可能性がある。このような課題を解決可能な構造について以下に説明する。
【００８０】
図７は、漏洩光の周囲への影響を防ぐための光ファイバ接続構造を示した図である。図７および図２を参照して、ファイバ接続部８は、図２に示した構成に加えて、保護部２１および漏洩光除去部２２を収納するケース３０をさらに備える。ケース３０は、蓋３１と、ケース本体３２と、蓋３１およびケース本体３２を固定するためのネジ３３，３４とを備える。
【００８１】
ケース３０は、漏洩光除去部２２から放出された光を遮蔽することを目的とする。ケース３０は、さらに、その光を効率よく吸収して熱へと変換させるとともに、その熱を効率よく放出することを目的とする。本発明の実施の形態では、黒アルマイト処理が施されたアルミ材がケース３０に用いられる。上記アルミ材を切削加工することによって、図７に示したケース３０を容易に作製することができる。またアルミ材をケース３０に用いることによって放熱性を高めることができる。なお、ケースの放熱性をより一層向上させるために、ケースの表面積を増やすための形状加工が施されてもよい。
【００８２】
図８は、図７に示したケースの蓋を取り外した状態を示した図である。図９は、図７に示したケースの内部を模式的に示した断面図である。図８および図９を参照して、ケース本体３２には、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂを保持するための溝部３５が形成されている。溝部３５の一部には、隣り合って配置された凹部３６，３７が形成される。
【００８３】
凹部３６は、保護部２１を収容する第１の収容室である。凹部３６には保護部２１としての光学樹脂が充填される。同様に、凹部３７は、漏洩光除去部２２を収容する第２の収容室である。凹部３７には、漏洩光除去部２２としての光学樹脂（すなわち高屈折率樹脂）が充填される。これらの光学樹脂は、たとえばＵＶ硬化樹脂である。ただし、保護部２１および漏洩光除去部には、比較的粘度の高いマッチングジェル（屈折率整合剤）あるいはシリコーン樹脂などを用いてもよい。
【００８４】
ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの融着部１１Ｃは、凹部３６に位置する。第１の収容部としての凹部３６に光学樹脂を充填するとともにその光学樹脂を固化することによって、融着部１１Ｃを保護することができるだけでなく、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂを真っ直ぐに保つことができる。さらに凹部３６に光学樹脂を充填し、その光学樹脂を硬化させることで保護部２１が形成されるので、第１の収容室の壁面が保護部２１と接触する。これにより、保護部２１が漏洩光を吸収することによって保護部２１が発熱しても、その熱をケース３０を通じて効率よく放出することができる。
【００８５】
なお、保護部２１は、ケース３０を用いる代わりに、市販の光ファイバ用リコータを用いてリコートすることによって形成してもよい。
【００８６】
一方、第２の収容部としての凹部３７に高屈折率樹脂を充填するとともにその樹脂を硬化することによって漏洩光除去部２２が形成される。第２の収容室の壁面は漏洩光除去部２２と接触する。これにより、漏洩光除去部２２が漏洩光を吸収することによって漏洩光除去部２２が発熱しても、その熱をケース３０を通じて効率よく放出することができる。
【００８７】
本発明に係る光ファイバ接続構造の実施形態は、図２に示した形態に限定されるものではなく、漏洩光除去部２２が希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられるのであれば、他の種々の形態を適用することもできる。本発明に係る光ファイバ接続構造の実施形態の例を以下に示す。
【００８８】
図１０は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第１の例を示した図である。図１０に示した構造では、図２に示した構造から保護部２１が省略されている。このような構成であってもよい。図１０に示した構造においても漏洩光除去部２２は、希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられる。
【００８９】
図１１は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第２の例を示した図である。図１１に示した構造では、図２に示した保護部２１に代えて、樹脂製または金属製のスリーブ２３を備えている。スリーブ２３は、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂに取り付けられており、融着部１１Ｃを覆う。すなわち、スリーブ２３は、図２に示した保護部２１と同様の機能を有する。ただし、図２に示した保護部２１は、融着部１１Ｃの表面にコーティングされた樹脂であり、融着部１１Ｃの表面に密着しているが、スリーブ２３と融着部１１Ｃとの間には隙間が存在する。このように保護部と光ファイバとの間に隙間が存在する構造であってもよい。
【００９０】
図１２は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第３の例を示した図である。図１２に示した構造では、漏洩光除去部２２が保護部２１全体を覆っている。図１２の構成においても、漏洩光除去部２２が希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆っている。
【００９１】
図１３は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第４の例を示した図である。図１３に示した構造では、漏洩光除去部２２が断続的に被覆４４Ｂの表面に設けられている。漏洩光除去部２２が希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆っていれば、このように漏洩光除去部２２が断続的に被覆４４Ｂの表面に設けられていてもよい。
【００９２】
図１４は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第５の例を示した図である。図１４に示した構造では、漏洩光除去部２２，２４が隣りあって被覆４４Ｂの表面に設けられる。漏洩光除去部２２，２４のいずれの屈折率も被覆４４Ｂの屈折率以上であるが、漏洩光除去部２２，２４の屈折率は互いに異なる。このように、異なる屈折率を有する複数（複数であればその数は特に限定されない）の漏洩光除去部を組み合わせてもよい。
【００９３】
図１５は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第６の例を示した図である。図１５に示した構造では、漏洩光除去部２２は、保護部２１と隙間を設けて被覆４４Ｂの表面に設けられる。さらに、漏洩光除去部２２は被覆４４Ｂの全周にわたらずに、部分的に設けられている。このように漏洩光除去部２２は、保護部２１と隙間を設けて被覆４４Ｂの表面に設けられてもよい。あるいは漏洩光除去部２２は、被覆４４Ｂの全周にわたらずに、部分的に設けられていてもよい。また、図１５に示されるように、漏洩光除去部２２は、保護部２１と隙間を設けた上で、被覆４４Ｂの全周にわたらずに、部分的に設けられてもよい。いずれの構造であっても、漏洩光除去部２２が希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆っている。
【００９４】
また、図１に示したファイバレーザは、希土類添加ファイバの入射側から励起光を投入する方式（前方励起）のファイバレーザであるが、本発明の実施の形態に係るファイバレーザの励起方式は、前方励起に限定されるものではない。
【００９５】
図１６は、本発明の実施の形態に係るファイバレーザの他の構成例を示した図である。図１６を参照して、レーザ光源装置１０２は、種光源としての半導体レーザ５２と、励起光源としての半導体レーザ５３Ａ，５３Ｂと、光結合器６３Ａ，６３Ｂとを有する。
【００９６】
光結合器６３Ａは、６つの励起ポート６２Ａと、１つの入射ポート６１と、１つの出射ポート６４とを有する。６つの励起ポートの各々は光ファイバによって構成される。６つの光ファイバを溶融かつ延伸することによって出射ポート６４が形成される。同様に光結合器６３Ｂは、６つの励起ポート６２Ｂと、励起光を出射するための出射ポート６８と、最終的にレーザ光を出力するための出射ポート６９とを有する。６つの励起ポートの各々は光ファイバによって構成される。
【００９７】
光結合器６３Ａの各励起ポート６２Ａには励起光源としての半導体レーザ５３Ａが接続される。半導体レーザ５３Ａから出射された励起光は、出射ポート６４から出射される。また、入射ポート６１には種光源としての半導体レーザ５２が接続される。半導体レーザ５２から出射された種光も出射ポート６４から出射される。
【００９８】
同様に、光結合器６３Ｂの各励起ポート６２Ｂには励起光源としての半導体レーザ５３Ｂが接続される。半導体レーザ５３Ｂから出射された励起光は、出射ポート６８から出射される。なお、出射ポート６４，６８は、たとえばノンドープ光ファイバである。
【００９９】
希土類添加光ファイバ６５の入射端は、光結合器６３Ａの出射ポート６４を構成する光ファイバと融着される。半導体レーザ５２からの種光および半導体レーザ５３Ａからの励起光は、光結合器６３Ａの出射ポート６４から融着部６６を介して希土類添加光ファイバ６５に入射する。同様に、希土類添加光ファイバ６５の出射端は、光結合器６３Ｂの出射ポート６８を構成する光ファイバと融着される。半導体レーザ５３Ｂからの励起光は、光結合器６３Ｂの出射ポート６８から融着部６７を介して希土類添加光ファイバ６５に入射する。希土類添加光ファイバ６５は、種光を励起光によって増幅する。増幅された光は希土類添加光ファイバ６５の出射端から融着部６７および出射ポート６８，６９を介してレーザ光として出力される。
【０１００】
図１６に示した構成によれば、励起光は、希土類添加光ファイバ６５の入射端および出射端の両方から希土類添加光ファイバ６５に投入される。すなわち図１６に示したレーザ光源装置１０２は、前方励起および後方励起によってレーザ光を出力する。図１６に示した融着部６６，６７において、本発明に係る光ファイバ接続構造を適用することができる。すなわち希土類添加光ファイバ６５の被覆の融着部６６，６７近傍部分において、その被覆の屈折率よりも高い屈折率を有する漏洩光除去部を設けることができる。
【０１０１】
なお、レーザ光源装置の励起方式が、後方励起、すなわち希土類添加光ファイバの出射端に励起光を投入する後方励起方式の場合であっても、図１６の構成において融着部６７に対応する部分に、本発明に係る光ファイバ接続構造を適用することができる。
【０１０２】
以上のように、この実施の形態に係る光ファイバの接続構造によれば、漏洩光除去部２２が、希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられる。漏洩光除去部２２は、被覆４４Ｂの屈折率以上の屈折率を有する。これにより融着部１１Ｃから被覆４４Ｂに入射した漏洩光を希土類添加光ファイバ１１Ｂから放出することができる。したがって、希土類添加光ファイバ１１Ｂおよびノンドープ光ファイバ１１Ａの温度上昇を抑制できる。
【０１０３】
なお、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂにレーザ光を導入するためのレーザ光源の構成は特に限定されず、種々の構成（たとえば図１６に示した構成）を適用することができる。
【０１０４】
また、この実施の形態では、ノンドープ光ファイバと希土類添加光ファイバとを接続するための構成を示したが、２本の希土類添加光ファイバ同士を融着によって接続する場合にも本発明を適用することができる。
【０１０５】
また、この実施の形態では、２本のダブルクラッドファイバを接続するための構造を示したが、２本のシングルクラッドファイバを融着によって接続する場合にも、本発明を適用することができる。２本のシングルクラッドファイバのうち少なくとも１つが希土類添加光ファイバである場合、その希土類添加光ファイバのコアに励起光が投入される。上記のように、２本の光ファイバを融着によって接続した場合、その融着部から光が漏れないように光を完全に閉じ込めることは難しい。したがって、２本のシングルクラッドファイバ同士を融着によって接続する場合においても、その融着部からは僅かであっても光が漏出することが十分に起こりうる。このため、２本のシングルクラッドファイバ同士を融着によって接続する場合において本発明を適用することができる。
【０１０６】
また、逆に、クラッドが３層以上の層からなるファイバにも本発明を適用することができる。
【０１０７】
また、この実施の形態では、レーザヘッド部から照射されるレーザ光は被加工物の加工に用いられる。しかし、本発明に係るレーザ照射装置を加工以外の目的で使用することも可能である。たとえばセンサ、光ピンセット、レーザ加速器、レーザ顕微鏡、あるいはレーザ医療装置、核融合装置等に本発明に係るレーザ照射装置を用いることもできる。したがって本発明に係るレーザ照射装置はレーザ加工装置に限定されず、様々な分野への適用が可能である。
【０１０８】
今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１１Ｂ，６５ 希土類添加光ファイバ、２，３，９Ａ〜９Ｄ，５２，５３Ａ，５３Ｂ 半導体レーザ、４，６，１２， アイソレータ、５，１０，６３Ａ，６３Ｂ 光結合器、７ バンドパスフィルタ、８ ファイバ接続部、１１Ａ ノンドープ光ファイバ、１１Ｂ 希土類添加光ファイバ、１１Ｃ，６６，６７ 融着部、１３ コリメータレンズ、１４ ガルバノスキャナ、１５ 集光レンズ、２０ 光学装置、２１ 保護部、２２，２４ 漏洩光除去部、２３ スリーブ、３０ ケース、３１ 蓋、３２ ケース本体、３３，３４ ネジ、３５ 溝部、３６，３７ 凹部、４１Ａ，４１Ｂ コア、４２Ａ，４２Ｂ 第１クラッド、４３Ａ，４３Ｂ 第２クラッド、４４，４４Ａ，４４Ｂ 被覆、５０ 加工対象物、６１ 入射ポート、６２Ａ，６２Ｂ 励起ポート、６４，６８，６９ 出射ポート、１００ レーザ加工装置、１０１，１０２ レーザ光源装置、１３０ レーザ伝送部、Ａ パルス光、Ｂ 励起光、Ｃ 漏洩光、Ｌ レーザ光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２本の光ファイバを接続するための構造、その構造によって一体化された光ファイバを用いたレーザ照射装置、およびそのレーザ照射装置を用いたレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光は集光性に優れることから、パワー密度を高くすることができるとともに、小さなビームスポットを得ることができる。このような特徴により、加工の分野ではレーザ光の注目度が高くなりつつある。物体の加工にレーザ光を用いることで非接触かつ精密な加工が可能であるため、物体の加工へのレーザ光の利用が急速に拡大しつつある。
【０００３】
特に、希土類添加光ファイバをレーザ媒質としたファイバレーザは、従来の固体レーザに比べて高い効率を有するという特徴、レーザ装置全体をコンパクトにすることができるという特徴、レーザ発振媒質とレーザ伝播媒質とを希土類添加光ファイバで兼用できるといった各種の特徴を有している。近年では、数１０ＷからｋＷ超といった高パワーのレーザ光をファイバレーザから出力させることも報告されている。
【０００４】
ファイバレーザでこのような高出力を実現するためには、希土類添加光ファイバに多くの励起光を投入しなければならない。希土類添加光ファイバを有するファイバレーザでは、通常では、励起光からレーザ出力への変換効率は、一般的に５０％程度である。言い換えれば、ファイバレーザには、その出力の倍以上のパワーを有する励起光を投入しなければならない。したがって上述のようなｋＷ級のファイバレーザの場合には、ファイバレーザに投入される励起光のパワーもｋＷ級となる。
【０００５】
希土類添加光ファイバでは、通常、希土類元素はコアに添加される。多くの場合、コアの直径は数μｍ〜数１０μｍであり極めて小さい。コアに励起光を投入することで希土類元素を励起するコア励起方式では、コアに多くの励起光を投入することは難しい。
【０００６】
このため光ファイバレーザでは、ダブルクラッド構造を有する希土類添加光ファイバが多く用いられる。ダブルクラッド構造の光ファイバでは、クラッドが第１クラッドおよび第２クラッドの２層構造を有している。第１クラッドはコアの周囲に設けられ、第２クラッドは、第１クラッドの周囲に設けられる。第１クラッドは、コアに対するクラッドとして機能する。また第１クラッドおよび第２クラッドの間では、第１クラッドが前記コアと同等の機能を有し、第２クラッドがクラッドとして機能する。
【０００７】
ダブルクラッド構造の希土類添加光ファイバでは、励起光が第１クラッドに導入されるクラッド励起方式が用いられる。多くの場合、第１クラッドは１００μｍ以上の直径を有するので、第１クラッドに多くの励起光を投入することが可能になる。
【０００８】
たとえば特許文献１は、希土類添加ダブルクラッドファイバを備えるファイバレーザを開示する。図１７は、特許文献１に開示されたファイバレーザの構成を説明するための図である。
【０００９】
図１７を参照して、ファイバレーザ２００において、光結合器２０３は、６つの励起ポート２０２と、１つの信号ポート２１１と、１つの出射ポート２０４とを有する。６つの励起ポートの各々は光ファイバによって構成される。６つの光ファイバを溶融かつ延伸することによって出射ポート２０４が形成される。
【００１０】
各励起ポート２０２には励起光源２０１が接続される。励起光源２０１から出射された励起光は出射ポート２０４から出射される。また、信号ポート２１１には図示しない信号光源が接続される。その信号光源から出射された信号光も出射ポート２０４から出射される。
【００１１】
光結合器２０３の出射ポート２０４の直径が希土類添加ダブルクラッドファイバの第１クラッドの直径と同じかそれ以下であり、かつ出射ポート２０４のＮＡ（開口数）が希土類添加ダブルクラッドファイバ２０５の第１クラッドのＮＡより小さければ、入射側融着接続部２０６を介して出射ポート２０４から出射される励起光を、低損失で希土類添加ダブルクラッドファイバ２０５の第１クラッドへと入射することが可能となる。
【００１２】
このようにして、希土類添加ダブルクラッドファイバの第１クラッドに投入された励起光は、第１クラッド内を伝播しながらコアを横切る際に、コアに添加された希土類元素に吸収される。励起光の吸収によって基底準位にある希土類元素の電子が反転分布状態になり、信号光源から入射された信号光によって誘導放出を引き起こして信号光を増幅する。増幅された信号光は出射側融着接続部２０７を介して大口径シングルモード光ファイバ２０８に入射し、レーザ光として出力される。
【００１３】
図１７に示されたファイバレーザでは、２本の光ファイバが融着によって接続される。一般的に２つの光ファイバ同士を融着すると、その融着部から光が漏出する。特許文献１は、希土類添加光ファイバの出射端から出射される増幅光以外の残留光を除去するための構成も開示する。
【００１４】
図１８は、特許文献１に開示された、残留光を除去するための構成を示した図である。図１８を参照して、残留光除去構造２２０は、光学樹脂２２１と、金属筐体２２２と、ヒートシンク２２３とを有する。金属筐体２２２はヒートシンク２２３上に固定されている。金属筐体２２２には、大口径シングルモードファイバ２０８を通すための貫通孔が形成され、その貫通孔の内部に光学樹脂２２１が充填されている。特許文献１には、上記の構造について、光ファイバレーザや光ファイバ増幅器などの光増幅システムにおいて、希土類添加光ファイバの出射端から出射される増幅光以外の残留光を確実に除去することができるとともに、残留光による保護被覆の焼損などの不具合を防ぐことができると説明されている。
【００１５】
また、特許文献２は、光ファイバを伝播する漏洩光を除去するための構成を開示する。図１９は、特許文献２に開示された漏洩光の除去部材の外観図である。図２０は、図１９に示された除去部材の構造を示した断面図である。
【００１６】
図１９および図２０を参照して、光ファイバの漏洩光処理構造は、光ファイバ３０１と、漏洩光ガイド部材３０２とを備える。光ファイバ３０１は、石英系ガラスからなるコア部３０１ａと、コア部３０１ａの外周に形成された内側クラッド部３０１ｂとを備える。内側クラッド部３０１ｂは、コア部３０１ａよりも屈折率が低い石英系ガラスからなる。さらに、領域Ａ１において、光ファイバ３０１は、内側クラッド部３０１ｂの外周に形成された外側クラッド部３０１ｃを備える。外側クラッド部３０１ｃは、内側クラッド部３０１ｂよりも屈折率が低い樹脂である。一方、領域Ａ２においては、光ファイバ３０１を他の光ファイバと接続するために、外側クラッド部３０１ｃが除去されている。
【００１７】
漏洩光ガイド部材３０２は、内側クラッド部３０１ｂの屈折率とほぼ同一の屈折率を有する。漏洩光ガイド部材３０２は、内側クラッド部３０１ｂの外径と同一の内径を有する筒状に形成されており、領域Ａ２では、光ファイバ３０１に通された状態で固定されている。
【００１８】
領域Ａ１においては、外側クラッド部３０１ｃが存在するので、残留励起光Ｌ１は内側クラッド部３０１ｂを伝播する。一方、領域Ａ２には、外側クラッド部３０１ｃが存在しないので、残留励起光Ｌ１を伝播させることができない。その結果、残留励起光Ｌ１は、領域Ａ２において、漏洩光ガイド部材３０２に入射する漏洩光Ｌ２となる。漏洩光ガイド部材３０２は、漏洩光Ｌ２を光ファイバ３０１の外部に導く。これにより漏洩光Ｌ２が光ファイバ３０１から放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００８−１８７１００号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
漏洩光は、例えば光ファイバのコアに再結合したり、クラッドをそのまま伝播して測定器などに入射したりすることによって、ノイズを発生させる。また、漏洩光によって被覆等が発熱することにより希土類添加光ファイバの温度が上昇する。光ファイバの温度が上昇した場合には、たとえば光ファイバが破断することが想定される。光ファイバが破断した場合にはファイバレーザの出力を低下させるだけでなく、破断部から漏れ出た高パワーの励起光が周囲の部品にダメージを与えるなど大きな影響を及ぼす可能性も生じ得る。
【００２１】
図１８に示されるように、特許文献１に開示された構造は、希土類添加光ファイバの出射端から出射される増幅光以外の残留光を除去することに特化されたものである。このため特許文献１に開示された構造では、希土類添加光ファイバに入射する光を除去することができない。つまり、特許文献１に開示された構造は、希土類添加光ファイバに入射した光による光ファイバの温度上昇を防ぐための構造ではない。
【００２２】
また、特許文献２に開示された構造（図１９、図２０参照）は、クラッドに漏洩する光を除去する構造である。しかし、特許文献２は、ファイバの被覆を伝播する光を除去するための構造について具体的に記載していない。上記のように被覆が光を吸収することによって被覆が発熱する。しかし特許文献２には、このような課題およびその解決方法について具体的に示されていない。
【００２３】
本発明の目的は、２つの光ファイバの融着部から漏れ出る漏洩光によって、それら光ファイバの温度が上昇するのを抑制するための構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、ある局面では、第１の被覆によって覆われた第１の光ファイバと第２の被覆によって覆われた第２の光ファイバとを接続するための光ファイバ接続構造である。第１の光ファイバの出射端において第１の被覆が除去される。第２の光ファイバの入射端において第２の被覆が除去される。光ファイバ接続構造は、第１の光ファイバの出射端の端面と、第２の光ファイバの入射端の端面とを融着することによって形成された融着部と、融着部の近傍において第２の被覆を覆う漏洩光除去部とを備える。漏洩光除去部の屈折率は、第２の被覆の屈折率以上である。
【００２５】
好ましくは、第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有する。光ファイバ接続構造は、融着部を覆うように形成された保護部をさらに備える。保護部の屈折率は、第２の被覆の屈折率以下、かつ、第２の光ファイバのクラッドの屈折率以下である。
【００２６】
好ましくは、第１および第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、希土類添加光ファイバである。
【００２７】
好ましくは、第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有する。クラッドは、コアの周囲に設けられた第１のクラッドと、第１のクラッドの周囲に設けられた第２のクラッドとを含む。
【００２８】
好ましくは、光ファイバ接続構造は、金属ケースをさらに備える。金属ケースは、保護部と壁面が接触するように保護部を収容する第１の収容室と、漏洩光除去部と壁面が接触するよう漏洩光除去部を収容する第２の収容室とを有する。
【００２９】
本発明は、他の局面では、レーザ照射装置であって、第１の被覆によって覆われた第１の光ファイバと、第２の被覆によって覆われた第２の光ファイバとを備える。第１の光ファイバの出射端において第１の被覆が除去される。第２の光ファイバの入射端において第２の被覆が除去される。レーザ照射装置は、第１の光ファイバの出射端の端面と、第２の光ファイバの入射端の端面とを融着することによって形成された融着部と、融着部の近傍において第２の被覆を覆う漏洩光除去部と、第１の光ファイバの入射端に導入されるレーザ光を発生させるためのレーザ光源とさらに備える。漏洩光除去部の屈折率は、第２の被覆の屈折率以上である。
【００３０】
好ましくは、第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有する。レーザ照射装置は、融着部を覆うように形成された保護部をさらに備える。保護部の屈折率は、第２の被覆の屈折率以下、かつ、第２の光ファイバのクラッドの屈折率以下である。
【００３１】
好ましくは、第１および第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、希土類添加光ファイバである。レーザ光源は、種光を発する種光源と、種光を希土類添加光ファイバによって増幅するための励起光を発する励起光源とを含む。
【００３２】
好ましくは、第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有する。クラッドは、コアの周囲に設けられた第１のクラッドと、第１のクラッドの周囲に設けられた第２のクラッドとを含む。種光源から発せられた種光はコアを伝播する。励起光源から発せられた励起光は第１のクラッドを伝播する。
【００３３】
好ましくは、レーザ照射装置は、金属ケースをさらに備える。金属ケースは、保護部と壁面が接触するように保護部を収容する第１の収容室と、漏洩光除去部と壁面が接触するよう漏洩光除去部を収容する第２の収容室とを有する。
【００３４】
本発明は、さらに他の局面では、上述のレーザ照射装置を備えるレーザ加工装置である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の目的は、２つの光ファイバの融着部から漏れ出る漏洩光によって、それら光ファイバの温度が上昇するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係るファイバレーザを備えたレーザ加工装置１００の構成図である。
【図２】図１に示したファイバ接続部８の構成を示した断面図である。
【図３】光ファイバの接続構造が漏洩光除去部を備えていない場合における光ファイバ内部の光の伝播を説明した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造による漏洩光の除去を説明した図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造による効果を検証した結果を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造において、漏洩光除去部の長さと、光ファイバの温度との関係を検証した結果を示した図である。
【図７】漏洩光の周囲への影響を防ぐための光ファイバ接続構造を示した図である。
【図８】図７に示したケースの蓋を取り外した状態を示した図である。
【図９】図７に示したケースの内部を模式的に示した断面図である。
【図１０】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第１の例を示した図である。
【図１１】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第２の例を示した図である。
【図１２】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第３の例を示した図である。
【図１３】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第４の例を示した図である。
【図１４】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第５の例を示した図である。
【図１５】本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第６の例を示した図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係るファイバレーザの他の構成例を示した図である。
【図１７】特許文献１に開示されたファイバレーザの構成を説明するための図である。
【図１８】特許文献１に開示された、残留光を除去するための構成を示した図である。
【図１９】特許文献２に開示された漏洩光の除去部材の外観図である。
【図２０】図１２に示された除去部材の構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３８】
図１は、本発明の実施の形態に係るファイバレーザを備えたレーザ加工装置１００の構成図である。図１を参照して、レーザ加工装置１００は、レーザ光源装置１０１と、光学装置２０とを備える。
【００３９】
レーザ光源装置１０１は、希土類添加光ファイバ１と、半導体レーザ２，３，９Ａ〜９Ｄと、アイソレータ４，６と、光結合器５，１０と、バンドパスフィルタ７と、ファイバ接続部８と、ノンドープ光ファイバ１１Ａと、希土類添加光ファイバ１１Ｂとを備える。
【００４０】
希土類添加光ファイバ１および１１Ｂは、光増幅成分である希土類元素が添加されたコアを有する光増幅ファイバである。希土類元素の種類は特に限定されず、たとえばＥｒ（エルビウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｎｄ（ネオジム）などがある。この実施の形態では、コアに添加された希土類元素はＹｂ（イッテルビウム）である。
【００４１】
半導体レーザ２は種光を発する種光源である。種光の波長はたとえば１０６４±２ｎｍである。半導体レーザ２は、図示されないドライバによって駆動されて、パルス状の種光を発する。
【００４２】
アイソレータ４は一方向の光のみを透過し、その光と逆方向に入射する光を遮断する。具体的には、アイソレータ４は、半導体レーザ２から発せられる種光を通過させるとともに、希土類添加光ファイバ１からの戻り光を遮断する。これによって半導体レーザ２の損傷を防ぐことができる。
【００４３】
半導体レーザ３は、希土類添加光ファイバ１のコアに添加された希土類元素を励起するための励起光を発する励起光源である。励起光の波長は、光ファイバのコアに添加される希土類元素の種類に基づいて定められる。たとえば希土類元素がＹｂである場合、励起光の波長はたとえば９１５±１０ｎｍである。
【００４４】
光結合器５は、半導体レーザ２からの種光および半導体レーザ３からの励起光を結合させて、希土類添加光ファイバ１に入射させる。光結合器５は、たとえばＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）結合器やコンバイナ等を適用できる。
【００４５】
半導体レーザ３から光結合器５を介して希土類添加光ファイバ１に入射した励起光は、希土類添加光ファイバ１のコアに含まれる希土類元素に吸収される。これにより希土類元素が励起され（基底準位から上位準位に遷移され）、反転分布状態が得られる。この状態において、半導体レーザ２からの種光が希土類添加光ファイバ１のコアに入射すると、誘導放出が生じる。この誘導放出によって種光（パルス光）が増幅される。すなわち希土類添加光ファイバ１は、種光を励起光によって増幅する。
【００４６】
アイソレータ６は、希土類添加光ファイバ１から出力されたパルス光を通過させるとともに希土類添加光ファイバ１に戻る光を遮断する。
【００４７】
バンドパスフィルタ７は、所定の波長帯の光を通過させるよう構成される。「所定の波長帯」とは、具体的には、希土類添加光ファイバ１から出力されるパルス光のピーク波長を含む波長帯である。希土類添加光ファイバ１から自然放出光が放出された場合、その自然放出光はバンドパスフィルタ７により除去される。
【００４８】
バンドパスフィルタ７を通過したレーザ光は、光結合器１０を介してノンドープ光ファイバ１１Ａに入射する。半導体レーザ９Ａ〜９Ｄは、バンドパスフィルタ７を通過したレーザ光を希土類添加光ファイバ１１Ｂにおいて増幅するために励起光を発する。この実施の形態では４個の励起光源が設けられているが、励起光源としての半導体レーザの個数は４個に限定されるものではない。ファイバレーザに要求される出力、希土類添加光ファイバ１１Ｂの増幅率等に基づいて、励起光のパワーおよび励起光源の個数を定めることができる。
【００４９】
光結合器１０は、バンドパスフィルタ７を通過したパルス光と、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄからの光とを結合してノンドープ光ファイバ１１Ａに入射させる。
【００５０】
ノンドープ光ファイバ１１Ａのコアには希土類元素（具体的にはＹｂ）が実質的に添加されていない。このため、バンドパスフィルタ７を通過したパルス光は、ノンドープ光ファイバ１１Ａでは実質的に増幅されない。なおノンドープ光ファイバ１１Ａは光結合器１０の出射ポートを構成する。
【００５１】
ノンドープ光ファイバ１１Ａと希土類添加光ファイバ１１Ｂとは、ファイバ接続部８において接続される。後に詳細に説明されるように、ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面と希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とは融着によって接続される。ノンドープ光ファイバ１１Ａを伝播したパルス光および励起光は、その融着部を介して希土類添加光ファイバ１１Ｂに入射する。希土類添加光ファイバ１１Ｂにパルス光および励起光が入射されることで、そのパルス光が増幅される。
【００５２】
光学装置２０は、アイソレータ１２と、コリメータレンズ１３と、ガルバノスキャナ１４と、集光レンズ１５とを備える。アイソレータ１２は希土類添加光ファイバ１１Ｂから出力されるパルス光を通過させるとともに、希土類添加光ファイバ１１Ｂに戻る光を遮断する。アイソレータ１２を通過したパルス光は、アイソレータ１２に付随するコリメータレンズ１３からガルバノスキャナ１４に入射する。コリメータレンズ１３は、アイソレータ１２を通じて出力されたレーザ光のビーム径を拡大し平行光にする。
【００５３】
ガルバノスキャナ１４はコリメータレンズ１３からのレーザ光を二次元方向に走査する。この実施形態では、レーザ光を走査するための走査装置としてガルバノミラーを採用するが、このような走査装置はガルバノミラーに限定されず、たとえばポリゴンミラー、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）スキャナ等を用いることができる。また、走査装置は、レーザ光を二次元方向に走査するものと限定されず、たとえば一次元方向にのみレーザ光を走査可能なものであってもよい。
【００５４】
集光レンズ１５は、ガルバノスキャナ１４からのレーザ光を集光する。加工対象物５０の表面には、集光されたレーザ光Ｌが照射される。
【００５５】
増幅されたレーザ光をガルバノスキャナ１４によって二次元方向に走査するとともに、集光レンズ１５によって集光することで、加工対象物５０の表面では、たとえばアブレーションが起こる。ポリマー、セラミックス、ガラス、金属材料等の物体の表面に高いエネルギー密度でレーザ光を照射すると，材料を構成している分子・原子間の結合が瞬時に切れることによる分解、気化、蒸散を経て材料表面が爆発的に除去され、周囲に熱ダメージを与えない極めてシャープな除去が起こる。これがアブレーションと呼ばれる現象である。アブレーションを利用することによって、様々な加工が可能となる。
【００５６】
この実施の形態に係るレーザ加工装置１００は、レーザマーキング装置である。ただし、レーザ光による加工は、マーキングのみに限定されるものではない。すなわち、本発明に係るレーザ加工装置は、レーザマーキング装置に限定されるものではない。たとえばレーザ光を、ドリリング、溶接、切断、熱処理、形状加工、トリミング等に用いることも可能である。したがって、本発明に係るレーザ加工装置を、これらの用途向けのレーザ加工装置にも適用可能である。たとえば、本発明に係るレーザ加工装置として、レーザトリミング装置、フォトマスク等の欠陥修正（リペア）を行なうレーザリペア装置を含めることができる。
【００５７】
図２は、図１に示したファイバ接続部８の構成を示した断面図である。図２を参照して、ファイバ接続部８は、融着部１１Ｃと、保護部２１と、漏洩光除去部２２とを有する。ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面および希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とが融着されることで、融着部１１Ｃが形成される。保護部２１および漏洩光除去部２２は、たとえば光学樹脂である。
【００５８】
ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂはダブルクラッドファイバである。したがってノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの各々は、コアと、第１クラッドと、第２クラッドとを有する。第１クラッドはコアの周囲に設けられ、かつ、コアの屈折率よりも低い屈折率を有する。第２クラッドは第１クラッドの周囲に設けられ、かつ、第１クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する。ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの各々は、さらに、第２クラッドの表面を覆う被覆を有する。
【００５９】
具体的には、ノンドープ光ファイバ１１Ａは、コア４１Ａと、第１クラッド４２Ａと、第２クラッド４３Ａと、被覆４４Ａとを含む。希土類添加光ファイバ１１Ｂは、コア４１Ｂと、第１クラッド４２Ｂと、第２クラッド４３Ｂと、被覆４４Ｂとを含む。コア４１Ｂには希土類元素（この実施形態ではＹｂ）が添加されているのに対して、コア４１Ａには希土類元素が添加されていない。この点において、希土類添加光ファイバ１１Ｂは、ノンドープ光ファイバ１１Ａと異なる。
【００６０】
ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端面と希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端面とを融着するために、ノンドープ光ファイバ１１Ａの出射端の被覆および希土類添加光ファイバ１１Ｂの入射端の被覆が除去されている。２本の光ファイバの端面同士を融着することによって融着部１１Ｃが形成された後には、融着部１１Ｃは保護部２１によって覆われる。融着部１１Ｃを保護部２１で覆うことによって、２本の光ファイバの接続部分が補強される。
【００６１】
なお、図２に示されるように第２クラッドが薄い場合には、被覆を剥がした際に被覆とともに第２クラッドが除去されることがある。つまり第１クラッドが露出する。このため図２に示した構成では、保護部２１は、各光ファイバの露出した第１クラッド（４２Ａ，４２Ｂ）を覆っている。保護部２１の屈折率は、クラッド（第１クラッド）の屈折率以上、かつ、被覆４４Ｂの屈折率以下である。
【００６２】
漏洩光除去部２２は、希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられる。漏洩光除去部２２は、被覆４４Ｂの屈折率以上の屈折率を有する。
【００６３】
漏洩光除去部２２は、融着部１１Ｃから希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂに入射した漏洩光を、希土類添加光ファイバ１１Ｂの外部に逃がす。これによって、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇（特に希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇）を抑制することが可能となる。この点について、以下、漏洩光除去部２２を備えていない光ファイバの接続構造と、本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造とを対比しつつ説明する。
【００６４】
図３は、光ファイバの接続構造が漏洩光除去部を備えていない場合における光ファイバ内部の光の伝播を説明した図である。図３を参照して、光結合器１０からパルス光Ａがノンドープ光ファイバ１１Ａのコア４１Ａに入射する。コア４１Ａに入射したパルス光Ａは、コア４１Ａを伝播して、その後に融着部１１Ｃから希土類添加光ファイバ１１Ｂのコア４１Ｂに入射する。コア４１Ｂに入射したパルス光Ａは、コア４１Ｂを伝播する。
【００６５】
半導体レーザ９Ａ〜９Ｄからの励起光Ｂは、光結合器１０からノンドープ光ファイバ１１Ａの第１クラッド４２Ａに入射する。励起光Ｂは、第１クラッド４２Ａと第２クラッド４３Ａとの境界で反射しながら第１クラッド４２Ａを伝播する。ノンドープ光ファイバ１１Ａの第１クラッド４２Ａを伝播した励起光Ｂは、融着部１１Ｃから、希土類添加光ファイバ１１Ｂの第１クラッド４２Ｂに入射する。第１クラッド４２Ｂに入射した励起光Ｂは、第１クラッド４２Ｂと第２クラッド４３Ｂとの境界で反射しながら第１クラッド４２Ａを伝播する。
【００６６】
励起光Ｂがコア４１Ｂを通過することによって、コア４１Ｂに含まれる希土類元素が励起光Ｂを吸収する。これにより希土類元素が励起される。希土類元素が励起された状態でパルス光Ａがコア４１Ｂに入射すると、希土類元素の誘導放出によってパルス光Ａが増幅される。第１クラッドの直径はコアの直径よりも大きいので、多くの励起光を希土類添加光ファイバ１１Ｂに導入することが可能となる。
【００６７】
一般に、２つの光ファイバ同士を融着すると、その融着部では光を完全に閉じ込めることができないため融着部から光が漏出する。融着部１１Ｃでは、第１クラッド４２Ａを伝播した励起光の一部が漏洩光Ｃとして漏れ出る。光結合器１０からノンドープ光ファイバ１１Ａに導入される励起光Ｂのパワーが大きいので、融着部１１Ｃにおいて僅かな割合で漏洩光Ｃが発生していても、その漏洩光Ｃのパワーは比較的大きくなる。
【００６８】
パルス光（種光）Ａの一部も融着部１１Ｃから漏れ出るが、その漏洩光のパワーは融着部１１Ｃから漏れ出る励起光（漏洩光Ｃ）のパワーに比べて小さい。このため図３およびそれ以後の図では、融着部１１Ｃから漏れ出る光として漏洩光Ｃのみを示している。
【００６９】
漏洩光Ｃは、融着部１１Ｃから保護部２１に入射する。保護部２１に入射した漏洩光Ｃのうち、一部の光は保護部２１から外部に漏れるが、残りの光は保護部２１の内部を進み、直接もしくは保護部２１と外部との境界面で反射された後に希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂに入射する。
【００７０】
被覆４４Ｂに入射した漏洩光Ｃは被覆４４Ｂの中で熱に変わる。したがって被覆４４Ｂの温度が上昇する。被覆４４Ｂが発熱することにより希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度が上昇する。希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度が上昇しすぎた場合には、たとえば希土類添加光ファイバ１１Ｂが破断するおそれがある。このため、希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇を抑制することが求められる。
【００７１】
図４は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続構造による漏洩光の除去を説明した図である。図４および図３を参照して、本発明の実施の形態に係る光ファイバ接続構造は、保護部２１の近傍（すなわち融着部１１Ｃの近傍）において希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂを覆う漏洩光除去部２２を有する。漏洩光除去部２２の屈折率は被覆４４Ｂの屈折率以上である。したがって、被覆４４Ｂの中を進行した漏洩光Ｃは、漏洩光除去部２２に入射して、漏洩光除去部２２の中を進み、漏洩光除去部２２から希土類添加光ファイバ１１Ｂの外部に放出される。漏洩光除去部２２によって漏洩光が希土類添加光ファイバ１１Ｂから除去されるので、被覆４４Ｂの発熱が抑制される。これにより希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇が抑制されるため、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇（特に希土類添加光ファイバ１１Ｂの温度上昇）を抑制することが可能となる。
【００７２】
漏洩光除去部２２は、光の透過性が高いことが好ましい。光の透過性が高いことで漏洩光の吸収による漏洩光除去部２２の発熱が生じにくくなる。さらに漏洩光除去部２２には耐熱性の高い材料を用いることが好ましい。漏洩光除去部２２の耐熱性が高いことにより、漏洩光の吸収によって漏洩光除去部２２の温度が上昇した場合にも漏洩光除去部２２の劣化等を抑えることができる。
【００７３】
同様に、保護部２１の屈折率は、光ファイバのクラッド（この実施形態では、第１クラッド４２Ａおよび４２Ｂ）の屈折率以下であることが好ましい。これにより、保護部２１は第１クラッド４２Ａ，４２Ｂ内を伝播する励起光をできるだけ外部に漏洩させなくすることができるので、励起光を効率よく伝播させることができる。また、保護部２１の屈折率は、被覆４４Ｂの屈折率以下であることが好ましい。これにより、融着部１１Ｃから保護部２１の内部に出た漏洩光を漏洩光除去部２２に導くことができる。
【００７４】
また、漏洩光除去部２２と同様に、保護部２１も、光の透過性が高いことが好ましい。光の透過性が高いことで、漏洩光の吸収による保護部２１の発熱が生じにくくなる。さらに保護部２１には耐熱性の高い材料を用いることが好ましい。保護部２１の耐熱性が高いことにより、漏洩光の吸収によって保護部２１の温度が上昇した場合にも保護部２１の劣化等を抑えることができる。
【００７５】
図５は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造による効果を検証した結果を示した図である。図５を参照して、グラフの横軸は、励起光のパワー（Pump Power）を示し、グラフの縦軸はファイバ温度を示す。実験では、保護部２１および漏洩光除去部２２ともに、屈折率の調整の容易なＵＶ硬化タイプの光学樹脂を用いた。漏洩光除去部２２の屈折率は１．５５、保護部２１の屈折率は１．３８とした。希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂの屈折率は１．３８であり、第１クラッド４２Ｂの屈折率は１．４５であった。
【００７６】
図５に示すように、保護部および漏洩光除去部を有する接続構造では、保護部のみからなる接続構造に比べて、光ファイバの温度上昇を抑制する効果が発揮される。特に励起光パワーが大きくなるにつれて、漏洩光除去部による光ファイバの温度上昇を抑制する効果が高くなる。
【００７７】
図６は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの接続構造において、漏洩光除去部の長さと光ファイバの温度との関係を検証した結果を示した図である。なお、「漏洩光除去部の長さ」とは、光ファイバの延在方向の長さを意味し、この検証実験では希土類添加光ファイバの被覆に塗布される高屈折率樹脂の長さ（光ファイバの延在方向の長さ）である。漏洩光除去部２２の屈折率等の条件は、図５に示した実験結果を得られたときの条件と同じとした。
【００７８】
図６を参照して、高屈折率樹脂を長くすることによって、ファイバ温度を低下させることができる。一般的に、光ファイバの使用温度の上限は８５℃程度とされている。光ファイバの環境温度が２５℃上昇（たとえば２５℃から５０℃に上昇）したとしても、光ファイバの使用温度が８５℃に達しないようにするためには、環境温度が２５℃であるときの光ファイバの温度が６０℃以下となるように、高屈折率樹脂の長さを設定すればよい。図６に示すように、高屈折率樹脂の長さが１０ｍｍ以上であれば、環境温度が２５℃であるときに光ファイバの温度が６０℃以下にすることができる。
【００７９】
図２では融着部からの漏洩光を光ファイバの外部に放出するための構成のみが示される。しかし光ファイバから放出された漏洩光が周囲の部品にダメージを与えるなどの影響が生じる可能性がある。このような課題を解決可能な構造について以下に説明する。
【００８０】
図７は、漏洩光の周囲への影響を防ぐための光ファイバ接続構造を示した図である。図７および図２を参照して、ファイバ接続部８は、図２に示した構成に加えて、保護部２１および漏洩光除去部２２を収納するケース３０をさらに備える。ケース３０は、蓋３１と、ケース本体３２と、蓋３１およびケース本体３２を固定するためのネジ３３，３４とを備える。
【００８１】
ケース３０は、漏洩光除去部２２から放出された光を遮蔽することを目的とする。ケース３０は、さらに、その光を効率よく吸収して熱へと変換させるとともに、その熱を効率よく放出することを目的とする。本発明の実施の形態では、黒アルマイト処理が施されたアルミ材がケース３０に用いられる。上記アルミ材を切削加工することによって、図７に示したケース３０を容易に作製することができる。またアルミ材をケース３０に用いることによって放熱性を高めることができる。なお、ケースの放熱性をより一層向上させるために、ケースの表面積を増やすための形状加工が施されてもよい。
【００８２】
図８は、図７に示したケースの蓋を取り外した状態を示した図である。図９は、図７に示したケースの内部を模式的に示した断面図である。図８および図９を参照して、ケース本体３２には、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂを保持するための溝部３５が形成されている。溝部３５の一部には、隣り合って配置された凹部３６，３７が形成される。
【００８３】
凹部３６は、保護部２１を収容する第１の収容室である。凹部３６には保護部２１としての光学樹脂が充填される。同様に、凹部３７は、漏洩光除去部２２を収容する第２の収容室である。凹部３７には、漏洩光除去部２２としての光学樹脂（すなわち高屈折率樹脂）が充填される。これらの光学樹脂は、たとえばＵＶ硬化樹脂である。ただし、保護部２１および漏洩光除去部には、比較的粘度の高いマッチングジェル（屈折率整合剤）あるいはシリコーン樹脂などを用いてもよい。
【００８４】
ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂの融着部１１Ｃは、凹部３６に位置する。第１の収容部としての凹部３６に光学樹脂を充填するとともにその光学樹脂を固化することによって、融着部１１Ｃを保護することができるだけでなく、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂを真っ直ぐに保つことができる。さらに凹部３６に光学樹脂を充填し、その光学樹脂を硬化させることで保護部２１が形成されるので、第１の収容室の壁面が保護部２１と接触する。これにより、保護部２１が漏洩光を吸収することによって保護部２１が発熱しても、その熱をケース３０を通じて効率よく放出することができる。
【００８５】
なお、保護部２１は、ケース３０を用いる代わりに、市販の光ファイバ用リコータを用いてリコートすることによって形成してもよい。
【００８６】
一方、第２の収容部としての凹部３７に高屈折率樹脂を充填するとともにその樹脂を硬化することによって漏洩光除去部２２が形成される。第２の収容室の壁面は漏洩光除去部２２と接触する。これにより、漏洩光除去部２２が漏洩光を吸収することによって漏洩光除去部２２が発熱しても、その熱をケース３０を通じて効率よく放出することができる。
【００８７】
本発明に係る光ファイバ接続構造の実施形態は、図２に示した形態に限定されるものではなく、漏洩光除去部２２が希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられるのであれば、他の種々の形態を適用することもできる。本発明に係る光ファイバ接続構造の実施形態の例を以下に示す。
【００８８】
図１０は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第１の例を示した図である。図１０に示した構造では、図２に示した構造から保護部２１が省略されている。このような構成であってもよい。図１０に示した構造においても漏洩光除去部２２は、希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられる。
【００８９】
図１１は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第２の例を示した図である。図１１に示した構造では、図２に示した保護部２１に代えて、樹脂製または金属製のスリーブ２３を備えている。スリーブ２３は、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂに取り付けられており、融着部１１Ｃを覆う。すなわち、スリーブ２３は、図２に示した保護部２１と同様の機能を有する。ただし、図２に示した保護部２１は、融着部１１Ｃの表面にコーティングされた樹脂であり、融着部１１Ｃの表面に密着しているが、スリーブ２３と融着部１１Ｃとの間には隙間が存在する。このように保護部と光ファイバとの間に隙間が存在する構造であってもよい。
【００９０】
図１２は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第３の例を示した図である。図１２に示した構造では、漏洩光除去部２２が保護部２１全体を覆っている。図１２の構成においても、漏洩光除去部２２が希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆っている。
【００９１】
図１３は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第４の例を示した図である。図１３に示した構造では、漏洩光除去部２２が断続的に被覆４４Ｂの表面に設けられている。漏洩光除去部２２が希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆っていれば、このように漏洩光除去部２２が断続的に被覆４４Ｂの表面に設けられていてもよい。
【００９２】
図１４は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第５の例を示した図である。図１４に示した構造では、漏洩光除去部２２，２４が隣りあって被覆４４Ｂの表面に設けられる。漏洩光除去部２２，２４のいずれの屈折率も被覆４４Ｂの屈折率以上であるが、漏洩光除去部２２，２４の屈折率は互いに異なる。このように、異なる屈折率を有する複数（複数であればその数は特に限定されない）の漏洩光除去部を組み合わせてもよい。
【００９３】
図１５は、本発明に係る光ファイバ接続構造の他の形態の第６の例を示した図である。図１５に示した構造では、漏洩光除去部２２は、保護部２１と隙間を設けて被覆４４Ｂの表面に設けられる。さらに、漏洩光除去部２２は被覆４４Ｂの全周にわたらずに、部分的に設けられている。このように漏洩光除去部２２は、保護部２１と隙間を設けて被覆４４Ｂの表面に設けられてもよい。あるいは漏洩光除去部２２は、被覆４４Ｂの全周にわたらずに、部分的に設けられていてもよい。また、図１５に示されるように、漏洩光除去部２２は、保護部２１と隙間を設けた上で、被覆４４Ｂの全周にわたらずに、部分的に設けられてもよい。いずれの構造であっても、漏洩光除去部２２が希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆っている。
【００９４】
また、図１に示したファイバレーザは、希土類添加ファイバの入射側から励起光を投入する方式（前方励起）のファイバレーザであるが、本発明の実施の形態に係るファイバレーザの励起方式は、前方励起に限定されるものではない。
【００９５】
図１６は、本発明の実施の形態に係るファイバレーザの他の構成例を示した図である。図１６を参照して、レーザ光源装置１０２は、種光源としての半導体レーザ５２と、励起光源としての半導体レーザ５３Ａ，５３Ｂと、光結合器６３Ａ，６３Ｂとを有する。
【００９６】
光結合器６３Ａは、６つの励起ポート６２Ａと、１つの入射ポート６１と、１つの出射ポート６４とを有する。６つの励起ポートの各々は光ファイバによって構成される。６つの光ファイバを溶融かつ延伸することによって出射ポート６４が形成される。同様に光結合器６３Ｂは、６つの励起ポート６２Ｂと、励起光を出射するための出射ポート６８と、最終的にレーザ光を出力するための出射ポート６９とを有する。６つの励起ポートの各々は光ファイバによって構成される。
【００９７】
光結合器６３Ａの各励起ポート６２Ａには励起光源としての半導体レーザ５３Ａが接続される。半導体レーザ５３Ａから出射された励起光は、出射ポート６４から出射される。また、入射ポート６１には種光源としての半導体レーザ５２が接続される。半導体レーザ５２から出射された種光も出射ポート６４から出射される。
【００９８】
同様に、光結合器６３Ｂの各励起ポート６２Ｂには励起光源としての半導体レーザ５３Ｂが接続される。半導体レーザ５３Ｂから出射された励起光は、出射ポート６８から出射される。なお、出射ポート６４，６８は、たとえばノンドープ光ファイバである。
【００９９】
希土類添加光ファイバ６５の入射端は、光結合器６３Ａの出射ポート６４を構成する光ファイバと融着される。半導体レーザ５２からの種光および半導体レーザ５３Ａからの励起光は、光結合器６３Ａの出射ポート６４から融着部６６を介して希土類添加光ファイバ６５に入射する。同様に、希土類添加光ファイバ６５の出射端は、光結合器６３Ｂの出射ポート６８を構成する光ファイバと融着される。半導体レーザ５３Ｂからの励起光は、光結合器６３Ｂの出射ポート６８から融着部６７を介して希土類添加光ファイバ６５に入射する。希土類添加光ファイバ６５は、種光を励起光によって増幅する。増幅された光は希土類添加光ファイバ６５の出射端から融着部６７および出射ポート６８，６９を介してレーザ光として出力される。
【０１００】
図１６に示した構成によれば、励起光は、希土類添加光ファイバ６５の入射端および出射端の両方から希土類添加光ファイバ６５に投入される。すなわち図１６に示したレーザ光源装置１０２は、前方励起および後方励起によってレーザ光を出力する。図１６に示した融着部６６，６７において、本発明に係る光ファイバ接続構造を適用することができる。すなわち希土類添加光ファイバ６５の被覆の融着部６６，６７近傍部分において、その被覆の屈折率よりも高い屈折率を有する漏洩光除去部を設けることができる。
【０１０１】
なお、レーザ光源装置の励起方式が、後方励起、すなわち希土類添加光ファイバの出射端に励起光を投入する後方励起方式の場合であっても、図１６の構成において融着部６７に対応する部分に、本発明に係る光ファイバ接続構造を適用することができる。
【０１０２】
以上のように、この実施の形態に係る光ファイバの接続構造によれば、漏洩光除去部２２が、希土類添加光ファイバ１１Ｂの被覆４４Ｂのうち融着部１１Ｃ近傍の部分を覆うように設けられる。漏洩光除去部２２は、被覆４４Ｂの屈折率以上の屈折率を有する。これにより融着部１１Ｃから被覆４４Ｂに入射した漏洩光を希土類添加光ファイバ１１Ｂから放出することができる。したがって、希土類添加光ファイバ１１Ｂおよびノンドープ光ファイバ１１Ａの温度上昇を抑制できる。
【０１０３】
なお、ノンドープ光ファイバ１１Ａおよび希土類添加光ファイバ１１Ｂにレーザ光を導入するためのレーザ光源の構成は特に限定されず、種々の構成（たとえば図１６に示した構成）を適用することができる。
【０１０４】
また、この実施の形態では、ノンドープ光ファイバと希土類添加光ファイバとを接続するための構成を示したが、２本の希土類添加光ファイバ同士を融着によって接続する場合にも本発明を適用することができる。
【０１０５】
また、この実施の形態では、２本のダブルクラッドファイバを接続するための構造を示したが、２本のシングルクラッドファイバを融着によって接続する場合にも、本発明を適用することができる。２本のシングルクラッドファイバのうち少なくとも１つが希土類添加光ファイバである場合、その希土類添加光ファイバのコアに励起光が投入される。上記のように、２本の光ファイバを融着によって接続した場合、その融着部から光が漏れないように光を完全に閉じ込めることは難しい。したがって、２本のシングルクラッドファイバ同士を融着によって接続する場合においても、その融着部からは僅かであっても光が漏出することが十分に起こりうる。このため、２本のシングルクラッドファイバ同士を融着によって接続する場合において本発明を適用することができる。
【０１０６】
また、逆に、クラッドが３層以上の層からなるファイバにも本発明を適用することができる。
【０１０７】
また、この実施の形態では、レーザヘッド部から照射されるレーザ光は被加工物の加工に用いられる。しかし、本発明に係るレーザ照射装置を加工以外の目的で使用することも可能である。たとえばセンサ、光ピンセット、レーザ加速器、レーザ顕微鏡、あるいはレーザ医療装置、核融合装置等に本発明に係るレーザ照射装置を用いることもできる。したがって本発明に係るレーザ照射装置はレーザ加工装置に限定されず、様々な分野への適用が可能である。
【０１０８】
今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１１Ｂ，６５ 希土類添加光ファイバ、２，３，９Ａ〜９Ｄ，５２，５３Ａ，５３Ｂ 半導体レーザ、４，６，１２， アイソレータ、５，１０，６３Ａ，６３Ｂ 光結合器、７ バンドパスフィルタ、８ ファイバ接続部、１１Ａ ノンドープ光ファイバ、１１Ｂ 希土類添加光ファイバ、１１Ｃ，６６，６７ 融着部、１３ コリメータレンズ、１４ ガルバノスキャナ、１５ 集光レンズ、２０ 光学装置、２１ 保護部、２２，２４ 漏洩光除去部、２３ スリーブ、３０ ケース、３１ 蓋、３２ ケース本体、３３，３４ ネジ、３５ 溝部、３６，３７ 凹部、４１Ａ，４１Ｂ コア、４２Ａ，４２Ｂ 第１クラッド、４３Ａ，４３Ｂ 第２クラッド、４４，４４Ａ，４４Ｂ 被覆、５０ 加工対象物、６１ 入射ポート、６２Ａ，６２Ｂ 励起ポート、６４，６８，６９ 出射ポート、１００ レーザ加工装置、１０１，１０２ レーザ光源装置、１３０ レーザ伝送部、Ａ パルス光、Ｂ 励起光、Ｃ 漏洩光、Ｌ レーザ光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の被覆によって覆われた第１の光ファイバと第２の被覆によって覆われた第２の光ファイバとを接続するための光ファイバ接続構造であって、
前記第１の光ファイバの出射端において前記第１の被覆が除去され、
前記第２の光ファイバの入射端において前記第２の被覆が除去され、
前記第１の光ファイバの前記出射端の端面と、前記第２の光ファイバの前記入射端の端面とを融着することによって形成された融着部と、
前記融着部の近傍において前記第２の被覆を覆う漏洩光除去部とを備え、
前記漏洩光除去部の屈折率は、前記第２の被覆の屈折率以上である、光ファイバ接続構造。
【請求項２】
前記第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有し、
前記光ファイバ接続構造は、
前記融着部を覆うように形成された保護部をさらに備え、
前記保護部の屈折率は、前記第２の被覆の屈折率以下、かつ、前記第２の光ファイバのクラッドの屈折率以下である、請求項１に記載の光ファイバ接続構造。
【請求項３】
前記第１および第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、希土類添加光ファイバである、請求項１または２に記載の光ファイバ接続構造。
【請求項４】
前記第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有し、
前記クラッドは、
前記コアの周囲に設けられた第１のクラッドと、
前記第１のクラッドの周囲に設けられた第２のクラッドとを含む、請求項３に記載の光ファイバ接続構造。
【請求項５】
前記光ファイバ接続構造は、
金属ケースをさらに備え、
前記金属ケースは、
前記保護部と壁面が接触するように前記保護部を収容する第１の収容室と、
前記漏洩光除去部と壁面が接触するよう前記漏洩光除去部を収容する第２の収容室とを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ接続構造。
【請求項６】
第１の被覆によって覆われた第１の光ファイバと、
第２の被覆によって覆われた第２の光ファイバとを備え、
前記第１の光ファイバの出射端において前記第１の被覆が除去され、
前記第２の光ファイバの入射端において前記第２の被覆が除去され、
前記第１の光ファイバの前記出射端の端面と、前記第２の光ファイバの前記入射端の端面とを融着することによって形成された融着部と、
前記融着部の近傍において前記第２の被覆を覆う漏洩光除去部と、
前記第１の光ファイバの入射端に導入されるレーザ光を発生させるためのレーザ光源とさらに備え、
前記漏洩光除去部の屈折率は、前記第２の被覆の屈折率以上である、レーザ照射装置。
【請求項７】
前記第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有し、
前記レーザ照射装置は、
前記融着部を覆うように形成された保護部をさらに備え、
前記保護部の屈折率は、前記第２の被覆の屈折率以下、かつ、前記第２の光ファイバのクラッドの屈折率以下である、請求項６に記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
前記第１および第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、希土類添加光ファイバであり、
前記レーザ光源は、
種光を発する種光源と、
前記種光を前記希土類添加光ファイバによって増幅するための励起光を発する励起光源とを含む、請求項６または７に記載のレーザ照射装置。
【請求項９】
前記第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有し、
前記クラッドは、
前記コアの周囲に設けられた第１のクラッドと、
前記第１のクラッドの周囲に設けられた第２のクラッドとを含み、
前記種光源から発せられた前記種光は前記コアを伝播し、
前記励起光源から発せられた前記励起光は前記第１のクラッドを伝播する、請求項８に記載のレーザ照射装置。
【請求項１０】
前記レーザ照射装置は、
金属ケースをさらに備え、
前記金属ケースは、
前記保護部と壁面が接触するように前記保護部を収容する第１の収容室と、
前記漏洩光除去部と壁面が接触するよう前記漏洩光除去部を収容する第２の収容室とを有する、請求項６から９のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項１１】
請求項６から１０のいずれか１項に記載のレーザ照射装置を備える、レーザ加工装置。
【請求項１】
第１の被覆によって覆われた第１の光ファイバと第２の被覆によって覆われた第２の光ファイバとを接続するための光ファイバ接続構造であって、
前記第１の光ファイバの出射端において前記第１の被覆が除去され、
前記第２の光ファイバの入射端において前記第２の被覆が除去され、
前記第１の光ファイバの前記出射端の端面と、前記第２の光ファイバの前記入射端の端面とを融着することによって形成された融着部と、
前記融着部の近傍において前記第２の被覆を覆う漏洩光除去部とを備え、
前記漏洩光除去部の屈折率は、前記第２の被覆の屈折率以上である、光ファイバ接続構造。
【請求項２】
前記第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有し、
前記光ファイバ接続構造は、
前記融着部を覆うように形成された保護部をさらに備え、
前記保護部の屈折率は、前記第２の被覆の屈折率以下、かつ、前記第２の光ファイバのクラッドの屈折率以下である、請求項１に記載の光ファイバ接続構造。
【請求項３】
前記第１および第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、希土類添加光ファイバである、請求項１または２に記載の光ファイバ接続構造。
【請求項４】
前記第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有し、
前記クラッドは、
前記コアの周囲に設けられた第１のクラッドと、
前記第１のクラッドの周囲に設けられた第２のクラッドとを含む、請求項３に記載の光ファイバ接続構造。
【請求項５】
前記光ファイバ接続構造は、
金属ケースをさらに備え、
前記金属ケースは、
前記保護部と壁面が接触するように前記保護部を収容する第１の収容室と、
前記漏洩光除去部と壁面が接触するよう前記漏洩光除去部を収容する第２の収容室とを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ接続構造。
【請求項６】
第１の被覆によって覆われた第１の光ファイバと、
第２の被覆によって覆われた第２の光ファイバとを備え、
前記第１の光ファイバの出射端において前記第１の被覆が除去され、
前記第２の光ファイバの入射端において前記第２の被覆が除去され、
前記第１の光ファイバの前記出射端の端面と、前記第２の光ファイバの前記入射端の端面とを融着することによって形成された融着部と、
前記融着部の近傍において前記第２の被覆を覆う漏洩光除去部と、
前記第１の光ファイバの入射端に導入されるレーザ光を発生させるためのレーザ光源とさらに備え、
前記漏洩光除去部の屈折率は、前記第２の被覆の屈折率以上である、レーザ照射装置。
【請求項７】
前記第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有し、
前記レーザ照射装置は、
前記融着部を覆うように形成された保護部をさらに備え、
前記保護部の屈折率は、前記第２の被覆の屈折率以下、かつ、前記第２の光ファイバのクラッドの屈折率以下である、請求項６に記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
前記第１および第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、希土類添加光ファイバであり、
前記レーザ光源は、
種光を発する種光源と、
前記種光を前記希土類添加光ファイバによって増幅するための励起光を発する励起光源とを含む、請求項６または７に記載のレーザ照射装置。
【請求項９】
前記第１および第２の光ファイバの各々は、コアとクラッドとを有し、
前記クラッドは、
前記コアの周囲に設けられた第１のクラッドと、
前記第１のクラッドの周囲に設けられた第２のクラッドとを含み、
前記種光源から発せられた前記種光は前記コアを伝播し、
前記励起光源から発せられた前記励起光は前記第１のクラッドを伝播する、請求項８に記載のレーザ照射装置。
【請求項１０】
前記レーザ照射装置は、
金属ケースをさらに備え、
前記金属ケースは、
前記保護部と壁面が接触するように前記保護部を収容する第１の収容室と、
前記漏洩光除去部と壁面が接触するよう前記漏洩光除去部を収容する第２の収容室とを有する、請求項６から９のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。
【請求項１１】
請求項６から１０のいずれか１項に記載のレーザ照射装置を備える、レーザ加工装置。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１８６３９９（Ｐ２０１１−１８６３９９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４５６８（Ｐ２０１０−５４５６８）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【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２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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