CN113169508B - 激光装置和激光装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的激光装置具备：激光单元，输出激光；射出端，射出激光；以及第1熔接连接部和第2熔接连接部，为将具有供激光传输的纤芯和包围纤芯的包层的两根多模光纤彼此熔接连接的结构。在第1熔接连接部处的纤芯的至少一部分，含有与第1熔接连接部处的包层所含有的使折射率降低的掺杂剂相同种类的掺杂剂。在第1熔接连接部处的纤芯和第2熔接连接部处的纤芯中折射率曲线不同。

Description

激光装置和激光装置的制造方法

相关申请的交叉引用

本申请基于在2019年3月14日在日本申请的特愿2019-047411号主张优先权，并在此引用其内容。

技术领域

本发明涉及激光装置和激光装置的制造方法。

背景技术

作为激光装置的主要的特性，举出发散角。作为评价发散角的参数，一般是BPP(Beam Parameter Product-光参数积)。在专利文献1公开有具备光学设备的激光装置，上述光学设备使用GRIN(Gradient-Index：梯度折射率)透镜来调整BPP的值。

专利文献1：日本特开2017-194525号公报

在专利文献1的光学设备中，在准备了GRIN透镜后，为了减小通过该光学设备的光的损失，需要将两个光纤和GRIN透镜比较高精度地定位，要求能够以更简单的结构来调整发散角的激光装置。

发明内容

本发明是考虑这样的状况而完成的，其目的在于提供一种能够以简单的结构来调整发散角的激光装置。

为了解决上述课题，本发明的第1形态所涉及的激光装置具备：激光单元，输出激光；射出端，射出上述激光；以及第1熔接连接部和第2熔接连接部，为将具有供上述激光传输的纤芯和包围上述纤芯的包层的两根多模光纤彼此熔接连接的结构，在将上述激光单元侧作为上游侧并将上述射出端侧作为下游侧时，上述第1熔接连接部位于比上述第2熔接连接部靠上游侧的位置，在上述第1熔接连接部处的上述纤芯的至少一部分，含有与上述第1熔接连接部处的上述包层所含有的使折射率降低的掺杂剂相同种类的掺杂剂，在上述第1熔接连接部处的上述纤芯和上述第2熔接连接部处的上述纤芯中折射率曲线不同。

根据上述第1形态，在第1熔接连接部的纤芯的至少一部分含有使折射率降低的掺杂剂，纤芯内的折射率曲线因该掺杂剂而变化。更详细地来说，在纤芯内设置有折射率降低的区域，因此通过该区域的光的反射角变化。因此，通过第1熔接连接部的光整体而言的发散角变化。发散角的变化量取决于第1熔接连接部的纤芯的折射率曲线，因此通过调整该折射率曲线，能够将从射出端射出的激光的发散角调整为所希望的范围。并且，也能够抑制多个激光装置间的发散角的不一致来使品质稳定。

该结构与例如将光纤与透镜连接来调整发散角的情况比较较为简单，并能够防止光纤与透镜的连接部处的损失的产生。

这里，也可以构成为：上述形态的激光装置还具备除去包层模光的包层光除去部，上述第1熔接连接部位于比上述包层光除去部靠上游侧的位置。

在该情况下，即使由在第1熔接连接部的纤芯中含有使折射率降低的掺杂剂导致产生了包层模光，也能够通过包层光除去部除去该包层模光。因此，能够抑制由包层模光引起的激光装置内的预料之外的部位处的发热等。

另外，也可以构成为：上述第1熔接连接部的上述包层所含有的上述掺杂剂是氟。

在该情况下，通过使用扩散速度较快的氟作为使折射率降低的掺杂剂，能够提高使该掺杂剂从包层向纤芯移动时的效率。

另外，也可以构成为：上述第1熔接连接部处的上述纤芯中的、含有上述掺杂剂的区域的径向上的尺寸为上述纤芯的半径的10％以上。

在该情况下，在一定程度上确保在纤芯内传输的光中的、通过含有使折射率降低的掺杂剂的区域的比例。因此，能够更可靠地调整发散角。此外，上述“10％以上”的值不是通过通常的熔接连接产生的值，而是例如通过在进行熔接连接后追加进行加热而获得的值。

另外，也可以构成为：在将上述第1熔接连接部处的上述包层中的含有上述掺杂剂的部分的厚度设为t、并将上述第1熔接连接部处的上述纤芯的半径设为r时，为t≥0.2×r。

在该情况下，确保包层所包含的掺杂剂的总量，能够抑制掺杂剂向纤芯移动后的包层的折射率上升。此外，“包层中的含有掺杂剂的部分”是该部分与纤芯中心部的折射率差为0.05％以上的部分。

另外，也可以构成为：上述第1熔接连接部处的上述纤芯的直径为50μm以上。

若纤芯的直径过小，则可以认为因通过含有使折射率降低的掺杂剂的区域而变化的发散角在通过设置于上述区域的部分后返回至变化前的大小。因此，通过将纤芯的直径设为50μm以上，能够抑制发散角返回至原来，从而能够使上述区域对发散角的调整效果更可靠地奏效。

另外，也可以构成为，上述形态的激光装置还具备：多个激光单元，包括上述激光单元；和合路器，使从多个上述激光单元分别输出的激光耦合于1根光纤，上述第1熔接连接部位于上述合路器与上述包层光除去部之间。

在激光装置中，存在更换激光单元的情况。此时，有时在激光单元与合路器之间进行熔接连接，若上述的第1熔接连接部位于该熔接连接的部分，则第1熔接连接部的纤芯的折射率曲线有可能变动。即，从激光装置的射出端射出的激光的发散角有可能在激光单元的更换的前后变动。因此，通过在部件更换的频度比较少的合路器与包层光除去部之间的部分配置第1熔接连接部，能够减少发散角因部件更换而变动的可能性。

另外，也可以构成为：上述第2熔接连接部位于上述包层光除去部与上述射出端之间。

如上述那样，在第1形态的激光装置中，主要在第1熔接连接部使发散角变化，因此在第2熔接连接部不使发散角变化，或者即使使发散角变化，也能够使其变化量小于第1熔接连接部处的变化量。通过将这样的第2熔接连接部配置于包层光除去部与射出端之间，在伴随着射出端的部件更换而在第2熔接连接部重新熔接连接后，能够抑制从射出端射出的激光的发散角的在部件更换前后的变动。

另外，也可以构成为：上述第1熔接连接部是将相同种类的两根上述多模光纤彼此熔接连接的结构，对于相同种类的两根上述多模光纤而言，上述纤芯的外径、上述包层的外径、以及上述包层所含有的上述掺杂剂的种类相互相同。

另外，在上述第2熔接连接部处的上述纤芯的至少一部分，含有与上述第2熔接连接部处的上述包层所含有的使折射率降低的掺杂剂相同种类的掺杂剂。

在该情况下，不仅在第1熔接连接部，在第2熔接连接部也能够使发散角变化，从而能够增大激光装置整体上的发散角的调整的幅度。另外，与仅在第1熔接连接部使发散角变化的情况比较，能够减小第1熔接连接部处的发散角的变化量。由此，能够减小在第1熔接连接部为了使用于降低折射率的掺杂剂向纤芯扩散而施加于包层的热量。因此，能够抑制由加热第1熔接连接部的包层导致的第1熔接连接部处的透过率降低、机械强度降低等。

另外，本发明的第2形态所涉及的激光装置的制造方法具有调整工序，在该调整工序中，使上述激光从上述射出端射出，测定所射出的上述激光的发散角，以该发散角为规定的值的方式使上述第1熔接连接部的上述纤芯的折射率曲线变化。

根据上述第2形态，能够抑制每个激光装置的发散角的不一致。

另外，也可以构成为：使用能够使两根上述多模光纤彼此熔接连接的熔接连接器来进行上述调整工序。

在该情况下，能够在当制造激光装置时通常进行的熔接连接时调整发散角。这样，通过不对以往的制造工序施加大幅度的变更地调整发散角，能够抑制由调整发散角造成的制造成本的增大。

根据本发明的上述形态，可以提供能够以简单的结构调整发散角的激光装置。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的激光装置的结构的框图。

图2是本实施方式所涉及的光学设备的剖视图。

图3是表示熔接连接器的一个例子的图。

图4A是表示样本1的折射率曲线的坐标图。

图4B是表示样本1的相对于长度方向的折射率分布的坐标图。

图5A是表示样本2的折射率曲线的坐标图。

图5B是表示样本2的相对于长度方向的折射率分布的坐标图。

图6A是表示样本3的折射率曲线的坐标图。

图6B是表示样本3的相对于长度方向的折射率分布的坐标图。

具体实施方式

以下，基于附图对本实施方式的激光装置进行说明。

如图1所示，激光装置1具备多个激光单元2、合路器3、包层光除去部4以及射出端5。在本说明书中，将激光单元2侧称为上游侧，并将射出端5侧称为下游侧。

各激光单元2将激光向各光纤2a输出。作为激光单元2，例如能够使用光纤激光、半导体激光。激光单元2也可以具备射出激励光的激励光源、和通过激励光生成激光的共振器。另外，也可以采用MOPA(Master Oscillator Power Amplifier-主振荡功率放大)方式的激光单元2。

各光纤2a与合路器3连接。合路器3使从各激光单元2输出的激光耦合于一个光纤3a。此外，激光单元2的数量也可以是一个，在该情况下，可以不设置合路器3，也可以设置合路器3。

包层光除去部4除去在包层内传输的多余的包层光。能够适当地选择包层光除去部4的结构。例如，可以在光纤4a、4b彼此的熔接连接部，在包层的外周设置折射率比包层高的透明的树脂(高折射率树脂)。在该情况下，在包层与高折射率树脂的界面，包层光容易进入至折射率更高的高折射率树脂侧。因此，能够将包层光从包层中除去。

在包层光除去部4连接有输入侧光纤4a和输出侧光纤4b。输入侧光纤4a在第1熔接连接部P1与合路器3的光纤3a熔接连接。

射出端5是射出激光的部分。在射出端5连接有传送光纤5a。传送光纤5a在第2熔接连接部P2与输出侧光纤4b熔接连接。

合路器3的光纤3a、包层光除去部4的光纤4a、4b、以及传送光纤5a是能够以多模传输光的多模光纤。

这样，本实施方式的激光装置1具备将两根多模光纤彼此熔接连接的结构的第1熔接连接部P1和第2熔接连接部P2。第1熔接连接部P1位于合路器3与包层光除去部4之间。第2熔接连接部P2位于包层光除去部4与射出端5之间。

在以下的说明中，将在熔接连接部P1、P2熔接连接的两根多模光纤作为第1光纤F1和第2光纤F2来进行说明。对于第1熔接连接部P1，第1光纤F1相当于合路器3的光纤3a，第2光纤F2相当于包层光除去部4的输入侧光纤4a。对于第2熔接连接部P2，第1光纤F1相当于包层光除去部4的输出侧光纤4b，第2光纤F2相当于传送光纤5a。

这里，本实施方式的第1熔接连接部P1构成使光的发散角变化的光学设备10。以下，使用图2更详细地进行说明。

图2表示从与光学设备10的长度方向交叉的方向观察的光学设备10的剖面。光学设备10具备纤芯11、包层12以及外覆层13。构成第1熔接连接部P1的光纤F1、F2也可以是互为相同的种类。另外，构成第2熔接连接部P2的光纤F1、F2也可以是互为相同的种类。此外，在本说明书中两根光纤是“相同种类”是指纤芯11的外径、包层12的外径、以及包层12所含有的掺杂剂的种类相同。

纤芯11由石英玻璃形成。纤芯11的直径例如为50μm以上，能够以多模传输光。包层12由石英玻璃形成，并包围纤芯11。包层12具有内侧部12a、和形成于上述内侧部12a的外侧的外侧部12b。在内侧部12a添加有使石英玻璃的折射率降低的掺杂剂。作为这样的掺杂剂，能够采用F(氟)、B(硼)、Ge(锗)等。通过掺杂剂的添加，至少在与纤芯11的界面处包层12的折射率低于纤芯11。由此，能够将光封闭于纤芯11内。

在外侧部12b，未添加使石英玻璃的折射率降低的掺杂剂。

这样，通过包层12具有含有使折射率降低的掺杂剂的内侧部12a、和不含有该掺杂剂的外侧部12b，能够减少添加于包层12的掺杂剂的总量来实现降低成本。此外，也可以在包层12整体添加使折射率降低的掺杂剂。另外，也可以根据需要在纤芯11或者包层12添加降低折射率目的以外的掺杂剂(例如用于粘度调整等)。

外覆层13覆盖包层12。作为外覆层13，能够使用树脂等。例如也可以采用聚氨酯丙烯酸酯系、聚丁二烯丙烯酸酯系、环氧丙烯酸酯系、硅酮丙烯酸酯系、聚酯丙烯酸酯系的UV固化型树脂作为外覆层13。

外覆层13的一部分为不连续部13a。在本说明书中，“不连续部”是指除去了外覆层13的部分(外覆层除去部)、或者在除去外覆层13后再次被树脂等覆盖的部分(再覆盖部)。另外，将外覆层13中的不连续部13a以外的部分称为连续部13b。在图2的例子中，在除去外覆层13的一部分后，再次被树脂等覆盖，由此构成不连续部13a。

在本说明书中，将在长度方向上不连续部13a所处的范围称为第1区域A1，将没有不连续部13a的范围称为第2区域A2。换言之，第2区域A2是连续部13b所处的范围。

熔接连接部P1位于第1区域A1。即，熔接连接部P1位于外覆层13为不连续部13a的部分。

这里，在本实施方式中，在纤芯11中的位于第1区域A1的部分设置有调整部11a。

调整部11a是添加于包层12的内侧部12a的掺杂剂扩散或者浸透至纤芯11的部分。通过用于使折射率降低的掺杂剂，在调整部11a处，折射率低于纤芯11的调整部11a以外的部分。此外，调整部11a也可以为该部分与纤芯中心部的折射率差为0.05％以上的部分。调整部11a可以沿着纤芯11的外周面间断地设置，也可以连续地设置于外周面的整周上。

调整部11a配置成在长度方向上跨过熔接连接部P1。换言之，调整部11a从熔接连接部P1朝向长度方向上的两侧延伸。在图2中，以熔接连接部P1为基准，将长度方向上的一侧(下游侧)作为+Z侧、并将另一侧(上游侧)作为－Z侧来显示。从熔接连接部P1到调整部11a的+Z侧的端部的长度方向上的尺寸、与从熔接连接部P1到调整部11a的－Z侧的端部的长度方向上的尺寸相互大致相同。即，调整部11a以熔接连接部P1为中心形成为大致左右对称。

能够通过将包层12加热而使包层12的内侧部12a所包含的使折射率降低的掺杂剂向纤芯11移动来设置调整部11a。作为设置调整部11a的具体的方法，例如也可以除去外覆层13的一部分来使包层12的外周面露出，并通过加热器将露出的包层12加热。或者，也可以通过电力朝向露出的包层12放电，并通过放电来加热。特别是优选由图3所示的那样的熔接连接器100进行的电弧放电。

在图3中示出熔接连接器100的一个例子。熔接连接器100保持并定位光纤F1、F2，使得第1光纤F1的轴线与第2光纤F2的轴线一致，并且光纤F1、F2的端面彼此抵接。而且，通过向抵接的端面的附近放电并加热，从而将光纤F1、F2的纤芯11和包层12熔融并使它们熔接。熔接连接部P1能够使用熔接连接器100来设置。并且，在使光纤F1、F2熔接连接后，进行追加放电，由此能够使包层12所包含的使折射率降低的掺杂剂向纤芯11移动来设置调整部11a。

此外，若考虑石英玻璃内中的扩散的速度，则作为使折射率降低的掺杂剂，优选F(氟)。通过使用F，例如与B、Ge比较，能够在短时间内使掺杂剂从包层12向纤芯11移动来设置调整部11a。

此外，也可以在设置调整部11a后由树脂再度覆盖除去了外覆层13的部分。在该情况下，能够通过再度设置的外覆层(再覆盖部)保护包层12的外周面。但是，例如在由泄漏光引起的发热等的可能性较低的情况下，也可以不设置再外覆层部。

设置有调整部11a的部分处的纤芯11的折射率曲线与未设置调整部11a的部分处的纤芯11的折射率曲线不同。

此外，“折射率曲线”是指半径方向上的纤芯11的折射率分布。

接下来，对如以上那样构成的激光装置1的作用进行说明。

在图2所示的第2区域A2中，纤芯11的折射率曲线沿着长度方向恒定。因此，进入第2区域A2的光的发散角沿着长度方向恒定。

另一方面，在第1区域A1的至少一部分中，纤芯11的折射率曲线因调整部11a而变化。即，从第2区域A2进入至第1区域A1的光在折射率曲线在长度方向上变化的区域中传播。另外，调整部11a不是设置于纤芯11的半径方向上的整体，而是设置于外周的一部分。因此，在纤芯11内传输的光的一部分受到调整部11a的影响，而剩余的部分未受到调整部11a的影响。由此，在纤芯11中传输的一部分的光的反射角不一致，通过了熔接连接部P1的光的发散角变化。在单模光纤中传输的模式是单一的，因此没有影响，但在多模光纤的情况下，模间的耦合效率变化，因此可以认为发散角变化。

另外，比较第1区域A1与第2区域A2时的折射率曲线的变化的程度越大，则光的发散角的变化的程度也越大。而且，折射率曲线的变化的程度取决于通过加热设置调整部11a时的加热时间、加热温度。即，通过调整加热时间、加热温度，能够使光的发散角变化，例如使BPP(Beam Parameter Product)为所希望的值。

如上述那样，在第1熔接连接部P1的纤芯11的至少一部分含有与包层12所含有的使折射率降低的掺杂剂相同种类的掺杂剂。另一方面，在第2熔接连接部P2的纤芯11，未含有使折射率降低的掺杂剂，或者即使含有，其含量也比第1熔接连接部P1中的含量小。因此，在第1熔接连接部P1的纤芯11和第2熔接连接部P2的纤芯11中，折射率曲线不同。当在第2熔接连接部P2的纤芯11中也含有使折射率降低的掺杂剂的情况下，优选含有区域的径向的厚度为纤芯11的半径的5％以下。

掺杂剂从包层12向纤芯11的扩散量取决于施加于包层12的热量，因此通过使第1熔接连接部P1处的加热时间或者加热温度大于第2熔接连接部P2处的加热时间或者加热温度，能够如上述那样使折射率曲线不同。

如以上说明的那样，本实施方式的激光装置1具备将具有供激光传输的纤芯11和包围纤芯11的包层12的两根光纤F1、F2彼此熔接连接的结构的第1熔接连接部P1和第2熔接连接部P2。而且，在第1熔接连接部P1的纤芯11的至少一部分含有使折射率降低的掺杂剂，通过该掺杂剂而纤芯11内的折射率曲线变化。由此，能够将从射出端5射出的激光的发散角调整为所希望的范围。并且，也能够抑制多个激光装置间的发散角的不一致来使品质稳定。

该结构例如与将光纤与透镜连接来调整发散角的情况比较较为简单，并能够防止光纤与透镜的连接部处的损失的产生。

另外，第1熔接连接部P1位于比包层光除去部4靠上游侧的位置。通过为这样的结构，即使在第1熔接连接部P1产生包层模光，也能够通过包层光除去部4除去该包层模光。由此，能够抑制由包层模光引起的激光装置1内的预料之外的部位处的发热等。

另外，在激光装置1中，存在更换激光单元2的情况。此时，有时在激光单元2与合路器3之间进行熔接连接，若第1熔接连接部P1位于该熔接连接的部分，则第1熔接连接部P1的纤芯的折射率曲线有可能在激光单元2的更换的前后变动。即，从射出端5射出的激光的发散角有可能在激光单元2的更换的前后变动。因此，通过在部件更换的频度比较少的合路器3与包层光除去部4之间的部分配置第1熔接连接部P1，能够减少发散角因部件更换而变动的可能性。

另外，在第2熔接连接部P2，也可以在纤芯11内含有与包层12所含有的使折射率降低的掺杂剂相同种类的掺杂剂。即，也可以在第2熔接连接部P2的纤芯11设置有调整部11a。这样，通过在第2熔接连接部P2也使发散角变化，能够增大激光装置1整体的发散角的能够调整的范围。另外，与仅在第1熔接连接部P1使发散角变化的情况比较，能够减小第1熔接连接部P1处的发散角的变化量。由此，能够减小为了使在第1熔接连接部P1使折射率降低的掺杂剂向纤芯11扩散而施加于包层12的热量。因此，能够抑制由将第1熔接连接部P1的包层12加热导致的第1熔接连接部P1处的透过率降低、机械强度降低等。

但是，优选第2熔接连接部P2处的发散角的变化量小于第1熔接连接部P1处的发散角的变化量。这样，若减小第2熔接连接部P2处的发散角的变化量，则难以在第2熔接连接部P2产生包层模光。因此，即使第2熔接连接部P2位于比包层光除去部4靠下游侧的位置，也能够抑制在从射出端5射出的激光中包含包层模光。

另外，在激光装置1中，存在对射出端5进行部件更换的情况。在该情况下，在部件更换后，在位于包层光除去部4与射出端5之间的第2熔接连接部P2，再度进行熔接连接。考虑该情况，通过降低使第2熔接连接部P2处的发散角变化的能力，能够抑制从射出端5射出的激光的发散角在部件更换的前后大幅度地变化。

另外，通过采用扩散速度较快的氟作为熔接连接部P1的包层12所包含的使折射率降低的掺杂剂，能够在更短的时间内使掺杂剂高效地扩散至纤芯11。

另外，优选第1熔接连接部P1的纤芯11中的含有使折射率降低的掺杂剂的区域(调整部11a)的径向的尺寸为纤芯11的半径的10％以上。例如在纤芯11的半径为50μm的情况下，优选调整部11a的径向的尺寸为5μm以上。通过为这样的比例而在纤芯11中传输的光的大约19％以上受到调整部11a的影响。这样，通过在一定程度上确保在纤芯11内传输的光中的受到调整部11a的影响的比例，能够更可靠地进行调整部11a对发散角的调整。此外，为了使调整部11a的径向的尺寸为纤芯11的半径的10％以上，例如也可以在进行通常的熔接连接后追加进行加热。

另外，在本实施方式中，通过使包层12所含有的使折射率降低的掺杂剂向纤芯11移动来设置调整部11a。因此，与掺杂剂移动对应地包层12的折射率上升。因此，在将包层12中的含有使折射率降低的掺杂剂的部分(即内侧部12a)的厚度设为t、并将纤芯11的半径设为r时，也可以为t≥0.2×r。这样，通过在一定程度上加厚内侧部12a，能够确保包层12所包含的掺杂剂的总量，抑制在掺杂剂向纤芯11移动后的包层12的折射率上升。

另外，例如若如单模光纤那样纤芯11的直径过小，则可以认为通过调整部11a调整后的发散角在通过设置有调整部11a的部分后返回至调整前的大小。因此，通过使纤芯11的直径为50μm以上，即使在通过设置有调整部11a的部分后也维持发散角，以此能够使熔接连接部P1处的发散角的调整效果更可靠地奏效。

另外，在本实施方式中，通过使最初位于包层12的使折射率降低的掺杂剂的一部分向纤芯11移动来使纤芯11的折射率曲线变化。因此，若掺杂剂向纤芯11的移动量过多，则包层12的折射率上升，从而包层12对纤芯11的光的封闭有可能变弱。考虑该情况，优选第2区域A2中的包层12的最低折射率、与第1区域A1中的包层12的最低折射率的差异为10％以内。

另外，本实施方式的激光装置1的制造方法具有调整工序，在该调整工序中，使激光从射出端5射出，测定所射出的激光的发散角，以该发散角为规定的值的方式使第1熔接连接部P1的纤芯11的折射率曲线变化。由此，能够抑制每个激光装置的发散角的不一致。

另外，通过使用熔接连接器100来进行上述调整工序，能够在当制造激光装置1时通常进行的熔接连接时调整发散角。这样，通过不对以往的制造工序施加大幅度的变更地调整发散角，能够抑制由调整发散角造成的制造成本的增大。

实施例

以下，使用具体的实施例来对上述实施方式进行说明。此外，本发明并不限定于以下的实施例。特别是熔接连接部P1、P2的构造并不限定于在以下的说明中使用的图4A～图6B所示的折射率的分布。

在本实施例中，准备了以下3个光学设备(样本1～3)。

样本1：无追加放电(图4A、图4B)

样本2：有追加放电(图5A、图5B)

样本3：有追加放电(图6A、图6B)

各样本1～3是将两个多模光纤F1、F2熔接连接而构成的光学设备(参照图2)。熔接连接使用图3所示的那样的熔接连接器100来进行。纤芯11的直径为100μm，包层12的直径为360μm。在包层12设置了添加有氟的内侧部12a、和未添加氟的外侧部12b。内侧部12a的厚度大约为25μm。

样本2、3通过在将多模光纤F1、F2熔接连接后对熔接连接部P1进行追加放电来使包层12所包含的氟向纤芯11移动而设置调整部11a。但是，样本3的追加放电的强度为样本2的追加放电的强度的2倍。即，在样本2、3中追加放电的强度不同。样本2、3将放电时间设为20秒。样本1不进行追加放电。

图4A、图5A、图6A的横轴表示多模光纤F1、F2的半径方向的位置，将纤芯11的中心位置设为r＝0。纤芯11的直径是100μm，因此横轴为-50μm≤r≤50μm的范围表示纤芯11的折射率曲线。另外，横轴为-75≤r＜-50μm的范围和50μm＜r≤75μm的范围表示包层12的氟添加区域(内侧部12a)的折射率曲线。

图4A、图5A、图6A的纵轴表示以样本1中的包层12的外周面的折射率为基准的相对折射率差Δ。换言之，相对折射率差Δ是以未添加氟的石英玻璃为基准的相对折射率差。在图4A、图5A、图6A中，示出了长度方向的位置(Z轴坐标)不同的5个数据。如图2所示，将熔接连接部P1的位置设为Z＝0。另外，从熔接连接部P1观察，将图2中的纸面的右侧作为+Z侧，将纸面的左侧作为－Z侧。该Z轴的定义在图4A、图5A、图6A中是共通的。

图4B、图5B、图6B的横轴表示长度方向的位置。Z轴的定义与图4A、图5A、图6A相同。图4B、图5B、图6B的纵轴与图4A、图5A、图6A相同。

在图4B、图5B、图6B中示出了不同的两个半径方向的位置(r＝±45μm)处的相对折射率差Δ。

首先，对图4A、图5A、图6A进行考察。如图4A所示，在不进行追加放电的样本1中，与长度方向的位置无关，折射率曲线几乎恒定。与此相对地，如图5A、图6A所示，在进行追加放电的样本2、3中，根据长度方向的位置而折射率曲线较大地不同。更详细地来说，存在以下趋势，即，长度方向上的位置越靠近熔接连接部P1，即Z轴坐标越靠近0，则调整部11a中的Δ越降低，并且包层12的内侧部12a中的Δ越上升。这意味着通过添加至内侧部12a的氟向调整部11a移动，从而调整部11a的折射率降低，并且内侧部12a的折射率上升。而且，越接近作为追加放电的中心位置的熔接连接部P1，则氟的移动量越大。这是因为，越靠近追加放电的中心位置，则越被强烈地加热，由热引起的氟的扩散移动变得越活跃。

这样，确认了通过当在熔接连接器100将光纤F1、F2熔接连接后进行追加放电，从而使包层12的氟移动来使纤芯11的折射率曲线变化。

另外，从图5A、图6A的折射率曲线可知，在样本2、3中，调整部11a的半径方向的位置大概是-50μm≤r≤-35μm和35≤r≤50μm的范围。即，调整部11a的径向的尺寸大约为15μm。纤芯11的半径是50μm，因此样本2、3中的调整部11a的径向的尺寸为纤芯11的半径的大约30％。

另外，如图5B、图6B所示，在样本2和样本3中，Z＝0附近的相对折射率差Δ较大地不同。即，在样本2和样本3中，r＝±45μm(调整部11a的范围内)的熔接连接部P1附近的折射率较大地不同。更详细地来说，r＝±45μm、Z＝0中的相对折射率差Δ在样本2中大约为-0.18％，在样本3中大约为-0.35％。

而且，在将样本1～3的光学设备分别设置于激光装置时，在该激光装置中传输的光的BPP的值变化。更详细地来说，样本3与样本1之间的BPP的变化量为样本2与样本1之间的BPP的变化量的大约2倍。这与上述的r＝±45μm、Z＝0中的相对折射率差Δ的差异大体一致。而且样本3与样本2的不同点是追加放电的强度的差异，因此确认了通过调整追加放电的强度而能够调整BPP的变化量。

另外，如图5B、图6B所示，在样本2、3中，折射率沿着长度方向平缓地变化。这里，当在纤芯11内折射率在长度方向上变化的情况下，若其变化相对于长度方向较为急剧，则存在以光在长度方向上逆行的方式在纤芯11内发生反射的情况。与此相对地，如图5B、图6B所示，当折射率在长度方向上平缓地变化的情况下，难以发生纤芯11内的上述那样的反射。

另外，如图4A、图5A、图6A所示，在样本1～3中，包层12中的最小的折射率差为Δ＝0％，实质上没有变化。

由此，能够抑制基于包层12的将光封闭于纤芯11内的效果变弱。

另外，相对于纤芯11的半径r(50μm)，包层12的添加了氟的内侧部12a的厚度t大约为25μm，具有充分的厚度。由此，确保包层12所包含的掺杂剂的总量，能够抑制掺杂剂向纤芯11移动后的包层12的折射率上升。

此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。

例如在上述实施方式中，通过熔接连接器100的追加放电将熔接连接部P1加热，使包层12的使折射率降低的掺杂剂向纤芯11扩散。然而，例如也可以通过加热器等将熔接连接部P1加热，由此使上述掺杂剂向纤芯11扩散。

另外，熔接连接部P1、P2的位置并不限定于图1，能够适当地变更。

另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够将上述的实施方式中的结构要素替换为公知的结构要素，另外，也可以适当地组合上述的实施方式、变形例。

附图标记说明

1…激光装置；2…激光单元；5…射出端；11…纤芯；12…包层；13…外覆层；P1…第1熔接连接部；P2…第2熔接连接部；F1、F2…多模光纤。

Claims (11)

1.一种激光装置，其中，

所述激光装置具备：

激光单元，输出激光；

射出端，射出所述激光；以及

第1熔接连接部和第2熔接连接部，为将具有供所述激光传输的纤芯和包围所述纤芯的包层且所述纤芯的外径彼此相等的两根多模光纤彼此熔接连接的结构，

在将所述激光单元侧作为上游侧并将所述射出端侧作为下游侧时，所述第1熔接连接部位于比所述第2熔接连接部靠上游侧的位置，

在所述第1熔接连接部处的所述纤芯的外周面的至少一部分，含有与所述第1熔接连接部处的所述包层所含有的使折射率降低的掺杂剂相同种类的掺杂剂，

在所述第1熔接连接部处的所述纤芯和所述第2熔接连接部处的所述纤芯中，外径彼此相等且折射率曲线不同，

所述第1熔接连接部处的所述纤芯中的、含有所述掺杂剂的区域的径向上的尺寸为所述纤芯的半径的10％以上，

所述第2熔接连接部处的所述纤芯中的、含有所述掺杂剂的区域的径向上的尺寸为所述纤芯的半径的5％以下。

2.根据权利要求1所述的激光装置，其中，

还具备除去包层模光的包层光除去部，

所述第1熔接连接部位于比所述包层光除去部靠上游侧的位置。

3.根据权利要求1或2所述的激光装置，其中，

所述第1熔接连接部的所述包层所含有的所述掺杂剂是氟。

4.根据权利要求1或2所述的激光装置，其中，

在将所述第1熔接连接部处的所述包层中的含有所述掺杂剂的部分的厚度设为t、并将所述第1熔接连接部处的所述纤芯的半径设为r时，t≥0.2×r。

5.根据权利要求1或2所述的激光装置，其中，

所述第1熔接连接部处的所述纤芯的直径为50μm以上。

6.根据权利要求1或2所述的激光装置，其中，

还具备：

多个激光单元，包括所述激光单元；

合路器，使从多个所述激光单元分别输出的激光耦合于1根光纤；以及

包层光除去部，除去包层模光，

所述第1熔接连接部位于所述合路器与所述包层光除去部之间。

7.根据权利要求1或2所述的激光装置，其中，

还具备除去包层模光的包层光除去部，所述第2熔接连接部位于所述包层光除去部与所述射出端之间。

8.根据权利要求1或2所述的激光装置，其中，

所述第1熔接连接部是将相同种类的两根所述多模光纤彼此熔接连接的结构，

对于相同种类的两根所述多模光纤而言，所述纤芯的外径、所述包层的外径、以及所述包层所含有的所述掺杂剂的种类互为相同。

9.根据权利要求1或2所述的激光装置，其中，

在所述第2熔接连接部处的所述纤芯的至少一部分，含有与所述第2熔接连接部处的所述包层所含有的使折射率降低的掺杂剂相同种类的掺杂剂。

10.一种激光装置的制造方法，制造权利要求1～9中任一项所述的激光装置，其中，

具有调整工序，在该调整工序中，使所述激光从所述射出端射出，测定所射出的所述激光的发散角，以该发散角为规定的值的方式使所述第1熔接连接部的所述纤芯的折射率曲线变化。

11.根据权利要求10所述的激光装置的制造方法，其中，

使用能够使两根所述多模光纤彼此熔接连接的熔接连接器来进行所述调整工序。