CN114072712B - 光合并器、激光装置、以及光合并器的制造方法 - Google Patents

光合并器、激光装置、以及光合并器的制造方法 Download PDF

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Abstract

在光合并器中，与以往相比而言，抑制规定的第一光纤中的剖面形状的改变。光合并器(10)具备：由多个第一光纤(111～117)组成的光纤束(11)、以及直径与光纤束(11)的直径相等或者更大的第二光纤(12)，多个第一光纤(111～117)中的规定的第一光纤(117)由软化点温度比其它的第一光纤(111～116)高的材料构成。

Description

光合并器、激光装置、以及光合并器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种光合并器、激光装置、以及光合并器的制造方法。
背景技术
在专利文献1的图2中记载了一种光合并器，其具备由七根第一光纤组成的光纤束、以及直径与上述光纤束的直径相等或者更大的第二光纤，上述光纤束的端面与上述第二光纤的端面熔接。在第二光纤的纤芯上光学耦合七根第一光纤中的位于中央部的第一光纤的纤芯。另外，在第二光纤的包层上光学耦合七根第一光纤中的位于外周部的六根第一光纤的纤芯。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2018-190918号公报”
发明内容
(一)要解决的技术问题
在该光合并器中，通过使构成光纤束的第二光纤侧的端部的多个第一光纤的端部彼此熔融而一体化来形成熔融部，从而防止在多个第一光纤彼此之间产生间隙。这样来避免多个第一光纤彼此之间存在间隙，从而能够抑制如下的情况，即：当存在从第二光纤向朝向光纤束的方向传播的光时，从多个第一光纤彼此的间隙向光合并器的外部漏出光。
在形成这样的熔融部的情况下，随着通过从外部对光纤束进行加热而使多个第一光纤分别熔融，第一光纤的各个剖面形状会从熔融前的圆形状发生变形(参照专利文献1的图3的(c))。由于该变形在与第二光纤的纤芯耦合的位于中央部的第一光纤的纤芯中也会发生，因此对于(1)从上述规定的第一光纤的端面即未与上述第二光纤熔接一侧的端面射入，并从上述第二光纤的端面即未与上述光纤束熔接的一侧端面射出的波束；和/或(2)从上述第二光纤的端面即未与上述光纤束熔接的一侧端面射入，并从上述规定的第一光纤的端面即未与上述第二光纤熔接的一侧端面射出的波束而言，其波束品质有可能下降。
另外，关于这样的波束品质的下降，对于以不形成熔融部的方式将光纤束与第二光纤熔接的光合并器、即多个第一光纤彼此之间存在间隙的光合并器而言，也有可能发生。
本发明一方式针对上述问题而完成，其目的在于，在由多个第一光纤组成的光纤束与第二光纤熔接的光合并器中，与以往相比而言，抑制规定的第一光纤中的剖面形状的改变。
(二)技术方案
为了解决上述问题，关于本发明一方式的光合并器，具备由多个第一光纤组成的光纤束、以及端面与上述光纤束的端面熔接的第二光纤，上述多个第一光纤中的至少任一个规定的第一光纤由软化点温度比其它的第一光纤高的材料构成。
为了解决上述问题，关于本发明一方式的光合并器的制造方法，所述光合并器具备由多个第一光纤组成的光纤束、以及第二光纤，该光合并器的制造方法包含对上述光纤束的端面与上述第二光纤的端面进行熔接的熔接工序，上述多个第一光纤中的至少任一个规定的第一光纤由软化点温度比其它的第一光纤高的材料构成。
(三)有益效果
根据本发明的一个方式，在由多个第一光纤组成的光纤束与第二光纤熔接的光合并器中，与以往相比而言，能够抑制规定的第一光纤中的剖面形状的改变。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的光合并器的立体图。
图2的(a)是图1所示光合并器的横向剖视图，图2的(b)是图1所示光合并器的变形例的横向剖视图。
图3是本发明第二实施方式的光合并器的制造方法的流程图。
图4是本发明第三实施方式的光纤激光装置的框图。
具体实施方式
(第一实施方式)
参照图1及图2的(a)对本发明第一实施方式的光合并器10进行说明。另外，参照图2的(b)对光合并器10的变形例即光合并器10A进行说明。图1是光合并器10的立体图。图2的(a)是光合并器10的横向剖视图，图2的(b)是光合并器10A的横向剖视图。此外，图2的(a)是通过图1所示的直线AA’的横向剖面上的光合并器10的横向剖视图，图2的(b)是与图2的(a)同样的剖面上的光合并器10A的横向剖视图。此外，直线AA’是与光纤束11的端面以及第二光纤12的端面平行的直线，是位于光纤束11与第二光纤12的熔接点的光纤束11侧即光纤束11的端面的附近的直线。
(光合并器10的结构)
如图1所示，光合并器10具备由七根第一光纤111～117组成的光纤束11、以及第二光纤12。
七根第一光纤111～117中的第一光纤117是规定的第一光纤的一例，六根第一光纤111～116是其它的第一光纤的一例。在本实施方式中，第一光纤111～116的直径与第一光纤117的直径基本上相等。
第一光纤117具备：纤芯1171，其是第一纤芯的一例；包层1172，其是第一包层的一例；以及第一聚合物包层，其在图1及图2中未图示。第一聚合物包层是包覆包层1172的侧面的树脂膜。纤芯1171、包层1172、以及第一聚合物包层各自的折射率依次减小。因此，将包层1172作为内侧包层发挥功能，第一聚合物包层作为外侧包层发挥功能。即，第一光纤117是双层包层光纤。此外，如图1所示，在第一光纤117的端面附近，第一聚合物包层被去除。另外，第一光纤117可以是省略了第一聚合物包层的单层包层光纤。
在本实施方式中，将添加了锗(Ge)的石英玻璃作为材料构成纤芯1171，将未添加掺杂剂的、由硅(Si)及氧(O)构成的石英玻璃作为材料构成包层1172。Ge是使石英玻璃的折射率上升并且使石英玻璃的软化点温度稍微下降的掺杂剂。
各第一光纤111～116除了相对于第一光纤117配置的方向不同以外，其余同样地构成。即，第一光纤111～116各自的直径都相等。
因此，在以下说明中，以第一光纤111为例对第一光纤111～116进行说明。第一光纤111的侧面由在图1及图2中未图示的第一聚合物包层包覆。第一光纤111的第一聚合物包层与第一光纤117的第一聚合物包层同样地是树脂膜。第一光纤111的折射率比第一聚合物包层的折射率大。因此，第一光纤111是单层包层光纤。此外，如图1所示，在第一光纤111的端面附近，第一光纤111的第一聚合物包层被去除。
在本实施方式中，将添加了氟(F)的石英玻璃作为材料构成第一光纤111。F是使石英玻璃的折射率及软化点温度大幅下降的掺杂剂。此外，作为使石英玻璃的折射率及软化点温度大幅下降的掺杂剂，也公知有硼(B)。因此，也可以将取代F而添加了B的石英玻璃作为材料构成第一光纤111。
如上所述，在本实施方式中，纤芯1171是由添加了Ge的石英玻璃制成，包层1172是由未添加掺杂剂的石英玻璃制成，各第一光纤111～116是由添加了F的石英玻璃制成。因此，具备纤芯1171及包层1172的第一光纤117由软化点温度比第一光纤111～116高的材料构成。第一光纤117的软化点温度能够根据包层1172的剖面积相对于第一光纤117的全剖面积所占的比例而使用包层1172的软化点温度、或者对应纤芯1171及包层1172的剖面积的比例计算的纤芯1171以及包层1172的平均软化点温度来定义。即，在上述比例较大的情况下，能够使用包层1172的软化点温度定义第一光纤117的软化点温度，在上述比例较小的情况下，能够使用上述平均软化点温度定义第一光纤117的软化点温度。例如，在上述比例是一半以上的情况下，能够使用包层1172的软化点温度定义第一光纤117的软化点温度，在上述比例不到一半的情况下，能够使用上述平均软化点温度定义第一光纤117的软化点温度。
第二光纤12具备作为第二纤芯的一例的纤芯121、作为第二包层的一例的包层122、以及在图1及图2中未图示的第二聚合物包层。第二聚合物包层是包覆包层122的侧面的树脂膜。纤芯121、包层122、以及第二聚合物包层各自的折射率依次减小。因此，将包层122作为内侧包层发挥功能，第二聚合物包层作为外侧包层发挥功能。即，第二光纤12是双层包层光纤。此外，如图1所示，在第二光纤12的端面附近，第二聚合物包层被去除。第二光纤12可以是省略了第二聚合物包层的单层包层光纤，在将后面说明的增益光纤(例如，图4所示的增益光纤13)连接在第二光纤12的光纤束11的相反侧的端面的情况下，优选是双层包层光纤。
在本实施方式中，将添加了锗(Ge)的石英玻璃作为材料构成纤芯121，将未添加掺杂剂的、由硅(Si)及氧(O)构成的石英玻璃作为材料构成包层122。此外，在本发明一方式中，可以将添加了F、B等使石英玻璃的折射率以及软化点温度大幅下降的掺杂剂的石英玻璃作为材料构成包层122。
在本实施方式中，如图2的(a)所示，第二光纤12的直径与光纤束11的直径相等。即，第二光纤12的直径与在第一光纤111～116中共同的直径的3倍相等。但是，第二光纤12的直径不限于此，也可以超过光纤束11的直径。
七根第一光纤111～117在光纤束11的横向剖面中，如图2的(a)所示，通过以与光纤束11外切的外切圆(在本实施方式中，与构成第二光纤12的外缘的圆一致)的直径为最小的方式配置，从而构成光纤束11。在光纤束11中，在中心附近配置有第一光纤117，并以包围第一光纤117的方式且与第一光纤117相邻的方式分别配置有第一光纤111～116。具体而言，在光纤束11中，相对于第一光纤117而言，在十二点的方向上相邻配置有第一光纤111，在两点的方向上相邻配置有第一光纤112，在四点的方向上相邻配置有第一光纤113，在六点的方向上相邻配置有第一光纤114，在八点的方向上相邻配置有第一光纤115，在十点的方向上相邻配置有第一光纤116。
因此，在横剖观察光纤束11的情况下，第一光纤117配置得比第一光纤111～116接近上述外切圆的中心。即，第一光纤111～116配置为接近上述外切圆的外周。
在光合并器10中，光纤束11的端面(从第一光纤111到117的各个端面)与第二光纤12的端面如图1所示熔接。更具体而言，(1)纤芯1171熔接于纤芯121，(2)包层1172熔接于包层122，(3)第一光纤111～116分别熔接于包层122。
此外，在本实施方式中，作为多个第一光纤而使用七根第一光纤111～117。但是，在本发明一方式中，第一光纤的根数不限于此，可以适当选择。在横剖观察光纤束11的端面的情况下，在将规定的第一光纤配置为接近上述外切圆的中心(即以耦合第一纤芯与第二纤芯的方式)的情况下，作为第一光纤的根数，除了七根之外，还可以举出十九根。在第一光纤的根数是十九根且将各第一光纤配置为依次层叠为三根-四根-五根-四根-三根的五层的形状的情况下，规定的第一光纤配置为接近上述外切圆的中心。
另外，在本实施方式中，将第一光纤111～117配置为，使得横剖观察在光纤束11的端面时，上述外切圆的直径为最小。但是，在本发明一方式中，多个第一光纤的配置不限于此，可以适当规定。
另外，在本实施方式中，多个第一光纤111～117中的规定的第一光纤117的根数是一根。但是，在本发明一方式中，规定的第一光纤的根数不限于此。例如，在本发明一方式中，第二光纤可以是具有多个纤芯的多芯光纤。例如，在第二光纤具有两根纤芯的情况下，优选将多个第一光纤中的与第二光纤的两根纤芯分别对应配置的两根第一光纤设定为规定的第一光纤。
(光合并器10的效果)
如上所述，光合并器10具备光纤束11、第二光纤12，并且第一光纤117的纤芯1171及包层1172由软化点温度比第一光纤111～116更高的材料构成。
根据该结构，在对光纤束11的端面与第二光纤12的端面进行熔接的熔接工序(例如后面说明的熔接工序S12)中，第一光纤117的剖面形状比第一光纤111～116的剖面形状更加不易改变。这是因为：在上述熔接工序中，第一光纤111～117各自的端面附近的温度大致相等，在这种情况下，第一光纤117的粘度比第一光纤111～116的粘度高。对于第一光纤117的粘度，与第一光纤117的软化点温度同样地，能够根据包层1172的剖面积相对于第一光纤117的全剖面积所占的比例来使用包层1172的粘度进行定义，或者，使用根据纤芯1171及包层1172的剖面积的比例算出的纤芯1171及包层1172的平均粘度来进行定义。即，在上述比例较大的情况下，能够使用包层1172的粘度来定义第一光纤117的粘度，在述比例较小的情况下，能够使用上述平均粘度来定义第一光纤117的粘度。例如，当上述比例为一半以上时，能够使用包层1172的粘度来定义第一光纤117的粘度，当上述比例小于一半时，能够使用上述平均粘度来定义第一光纤117的粘度。
因此，与以往相比而言，光合并器10能够抑制第一光纤117中的剖面形状的改变，换言之，即能够抑制纤芯1171及包层1172中的剖面形状的改变。作为其结果，与以往相比，对于(1)从第一光纤117的端面即未与第二光纤12熔接的一侧端面射入，并从第二光纤12的端面即未与光纤束11熔接的一侧端面射出的波束；和/或(2)从第二光纤12的端面即未与光纤束11熔接的一侧端面射入，并从第一光纤117的端面即未与第二光纤12熔接的一侧端面射出的波束而言，光合并器10能够提高其波束品质。此外，关于纤芯1171中的剖面形状的改变，与包层1172中的剖面形状的改变相比较小。换言之，在光合并器10中得到的纤芯1171的变形抑制效果比包层1172的变形抑制效果更大。这是因为：纤芯1171被包层1172包围，并且构成包层1172的材料的软化点温度超过构成第一光纤111～116的材料的软化点温度。
另外，关于光合并器10，在横剖观察光纤束11的情况下，第一光纤117配置得比第一光纤111～116接近与光纤束11外切的外切圆的中心。
根据该结构，与将第一光纤117配置为接近上述外切圆的外周的情况相比，能够提高第一光纤117与第二光纤12的耦合效率，更具体而言，能够提高纤芯1171与纤芯121的耦合效率。其理由如下。
在为了对光纤束11和第二光纤12进行熔接而分别对它们进行加热的情况下，构成光纤束11的第一光纤111～117各自的剖面形状发生改变，以使得光纤束11的表面积最小化。换言之，第一光纤111～117各自的剖面形状因在熔融时可能产生的表面张力而改变。
此时，关于向配置为接近上述外切圆的中心的第一光纤117作用的表面张力，与向配置为接近上述外切圆的外缘的第一光纤111～116作用的表面张力相比而言，各向同性地发生作用。这是因为：包围配置为接近上述外切圆的中心的第一光纤117的环境是各向同性或者大致各向同性的，与之相对而言，包围配置为接近上述外切圆的外缘的第一光纤111～116的环境则不是各向同性的。具体而言，第一光纤117被第一光纤111～116各向同性地包围。另一方面，关于各第一光纤111～116(例如第一光纤111)，在其周围的一半配置有三根第一光纤(例如第一光纤112、116、117)，在其周围的剩下的一半没有配置第一光纤。
其结果为，关于在将上述规定的第一光纤配置为接近上述外切圆的中心的情况下有可能发生的剖面形状的改变，与在将上述规定的第一光纤配置为接近上述外切圆的外缘的情况下有可能发生的剖面形状的改变相比而言，是各向同性的，且变形的程度也小。
另外，在光合并器10中，第一光纤117具备纤芯1171和包层1172，第二光纤12具备纤芯121和包层122。在此基础上，纤芯1171与纤芯121熔接。
根据该结构，与未熔接纤芯1171与纤芯121的情况相比，能够提高纤芯1171与纤芯121的耦合效率。因此，光合并器10能够作为构成光纤激光装置(例如图4所示的光纤激光装置1)一部分的光合并器来适当利用。
另外，在光合并器10中，第一光纤111～116都与第二光纤12熔接。
根据该结构，能够使第一光纤111～116与第二光纤12(具体而言是包层122)光学地耦合。因此，光合并器10能够作为构成光纤激光装置(例如图4所示的光纤激光装置1)一部分的光合并器来适当利用。
(在本实施方式中使用的术语的补充)
此外，关于在本实施方式中对第一光纤111～116使用的“相同”以及“相等”的表述，其意味着：第一光纤111～116各自的尺寸以及特性包含在含有制造公差的范围内，所述制造公差是制造第一光纤111～116时的制造公差。
(变形例)
如图2的(b)所示，作为光合并器10的变形例的光合并器10A的第一光纤111～117的每一个的端部彼此无间隙地一体化。
为了通过使第一光纤111～117的每一个的端部彼此无间隙地一体化来形成如专利文献1所述那样的熔融部，只要在实施对光纤束11的端面与第二光纤12的端面进行熔接的熔接工序(例如后面说明的熔接工序S12)之前，在相邻的光纤彼此接触的状态下保持第一光纤111～117，并且使第一光纤111～117熔融，直到使得形成于第一光纤117周围的间隙消失为止即可。
在各个第一光纤111～117之间产生了间隙的情况下(即在光合并器10的情况下)，沿第二光纤12传播来的光耦合于上述间隙，结果是，该光有可能向光合并器10的外部漏出。根据该结构，由于在各个第一光纤111～117之间没有间隙，因此沿第二光纤12传播来的光与第一光纤117及第一光纤111～116的任意一个耦合的比例增加。因此，光合并器10A能够降低沿第二光纤12传播来的光向其外部漏出的可能性。此外，在上述的熔接工序中，通过溶解光纤12的端部的边缘而成为锥状，从而能够降低沿第二光纤12传播来的光从第二光纤12的外缘部分向其外部漏出的可能性。另外，如专利文献1所记载那样，通过减小第二光纤12的直径，从而能够进一步降低从第二光纤12的外缘部分漏出的光。
另外，即使在如光合并器10A那样在第一光纤111～117的各个端部形成熔融部的情况下，如图2的(b)所示，优选第一光纤117配置得比第一光纤111～116接近与光纤束11外切的外切圆的中心。根据该结构，能够进一步抑制第一光纤117的剖面形状的改变。其理由如下。
在通过将熔融部形成于第一光纤111～117的各个端部从而使第一光纤111～117的每一个的端部彼此无间隙地一体化的情况下，光纤束11的表面仅成为位于上述外切圆的外缘附近的光纤束11的外侧面。因此，在熔融光纤束11的情况下有可能发生的表面张力仅是由光纤束11的上述外侧面引起的表面张力。关于该表面张力，其各向同性地对配置为接近上述外切圆的中心的第一光纤117发生作用，另一方面，该表面张力非各向同性地对配置为接近上述外切圆的外周的各个第一光纤111～116发生作用。
其结果为，关于在将第一光纤117配置为接近上述外切圆的中心的情况下有可能发生的剖面形状的改变，与在将第一光纤117配置为接近上述外切圆的外缘的情况下有可能发生的剖面形状的改变相比而言，是各向同性的，且变形的程度也小。因此，能够进一步抑制第一光纤117的剖面形状的改变。
(第二实施方式)
参照图3对本发明第二实施方式的光合并器的制造方法M10进行说明。图3是制造方法M10的流程图。为了制造例如图1以及图2的(a)所示的光合并器10、图2的(b)所示的光合并器10A等而能够适当地使用制造方法M10。在本实施方式中，主要使用光合并器10对制造方法M10进行说明。此外，对在第一实施方式中说明的光合并器10的各部件不重复其说明。
如图3所示，制造方法M10包含加热工序S11、熔接工序S12。
加热工序S11是对第一光纤111～117进行加热的工序，是以使得第一光纤117的粘度超过第一光纤111～116的粘度的2倍的方式对光纤束11及第二光纤12各自的端面附近进行加热的工序。
熔接工序S12是对由加热工序S11加热的光纤束11的端面与第二光纤12的端面进行熔接的熔接。
根据制造方法M10，在加热工序S11中，以使得第一光纤117的粘度超过第一光纤111～116的粘度的2倍的方式对光纤束11及第二光纤12各自的端面附近进行加热，因此与以往相比，能够抑制在实施加热工序S11及熔接工序S12时有可能发生的第一光纤117中的剖面形状的改变。作为其结果，关于使用制造方法M10制造的光合并器10，与以往相比，对于(1)从第一光纤117的端面即未与第二光纤12熔接的一侧端面射入，并从第二光纤12的端面即未与光纤束11熔接的一侧端面射出的波束；和/或(2)从第二光纤12的端面即未与光纤束11熔接的一侧端面射入，并从第一光纤117的端面即未与第二光纤12熔接的一侧端面射出的波束而言，能够提高其波束品质。
另外，在制造图2的(b)所示的光合并器10A的情况下，在实施熔接工序S12之前实施一体化工序。该一体化工序通过使第一光纤111～117熔融，直到将第一光纤111～117保持成相邻的光纤彼此接触的状态，并且形成于第一光纤117的周围的间隙消失，从而使第一光纤111～117的每一个的端部彼此无间隙地一体化。通过实施一体化工序，从而在光纤束11的端部形成有第一光纤111～117的每一个的端部彼此无间隙地一体化的熔融部。
使第一光纤111～117的每一个的端部彼此无间隙地一体化的方法没有限定，可以从已有的方法中适当选择。作为使第一光纤111～117的每一个的端部彼此无间隙地一体化的方法的一例，除了专利文献1所记载的方法之外，可以举出的方法为，在使第一光纤111～117例如插通到石英玻璃制的毛细管(毛状的管)的状态下，将第一光纤111～117如上述那样加热到熔融。但是，利用该方法生成的熔融部的直径加粗了相当于毛细管的管壁的厚度的部分。在希望使熔融部的直径尽量变细的情况下，只要采用不使用毛细管的方法(例如专利文献1所记载的方法)即可。另外，即使在使用毛细管形成熔融部的情况下，毛细管的管壁的厚度也不包含于光纤束11的直径。即，利用与第一光纤111～117外切的外切圆的直径、以及第二光纤12的直径来进行光纤束11与第二光纤12的大小关系的比较。
另外，在制造方法M10中，熔接工序S12可以在结束了加热工序S11中的光纤束11及第二光纤12的端面附近的加热之后实施，也可以一边进行该加热一边实施。
(第三实施方式)
参照图4对本发明第三实施方式的光纤激光装置1进行说明。图4是光纤激光装置1的框图。
如图4所示，作为激光装置一例的光纤激光装置1具备：光合并器10a、10b、增益光纤13、种光源14、激励光源组15a、15b、传输光纤16a、16b。光纤激光装置1是MOPA(MasterOscillator-Power Amplifier：主控振荡器的功率放大器)型的激光装置。即，种光源14作为主振荡(Master Oscillator：MO)部发挥功能，光合并器10a、10b、增益光纤13、激励光源组15a、15b作为功率放大(Power Amplifier：PA)部发挥功能。
光合并器10a、10b都与图1及图2的(a)所示的光合并器10同样地构成。
增益光纤13是放大用光纤，具有使用激励光的能量来放大种光，生成高能量的激光的功能。在本实施方式中，作为增益光纤13而使用在纤芯中添加了稀土类元素的双层包层光纤。但是，增益光纤13不限于双层包层光纤。即，如果是具备对激光进行导波的导波路径(相当于纤芯)、和对激励光进行导波的导波路径(相当于包层)的光纤，则能够作为增益光纤13使用。另外，在本实施方式中，使用镱作为添加于纤芯的稀土类元素。但是，添加于纤芯的稀土类元素不限于镱。例如，可以将铥、铈、钕、铕、铒等镱以外的稀土类元素添加于纤芯。
作为主振荡部的种光源14是生成后面说明的增益光纤13放大的种光的激光源。作为种光源14采用的激光源的方式没有限定，例如，可以是谐振器型的光纤激光，只要是半导体激光、固体激光、液体激光、以及气体激光的任一即可。
各个激励光源组15a、15b分别由激励光源15a1～15a6以及激励光源15b1～15b6构成。激励光源15a1～15a6以及激励光源15b1～15b6生成向增益光纤13供给的激励光。作为激励光源15a1～15a6以及激励光源15b1～15b6，采用的激光源只要是能够生成使添加于增益光纤13的纤芯的稀土类元素迁移到翻转分布状态的光的激光源，则没有限定，例如，该方式也可以是谐振器型的光纤激光，只要是半导体激光、固体激光、液体激光、以及气体激光的任一即可。在本实施方式中，作为构成激励光源15a1～15a6以及激励光源15b1～15b6的激光源的方式，采用半导体激光。
在本实施方式中，作为传输光纤16a、16b，使用少模光纤。但是，传输光纤16a、16b不限于少模光纤。即，只要是能够对从种光源14输出的种光以及在增益光纤13中放大并从传输光纤16b输出的输出光进行导波的光纤，单模光纤、或者少模光纤以外的多模光纤也可以作为传输光纤16a、16b使用。此外，所谓的少模光纤，是指多模光纤(导波模式的数量为2以上的光纤)中的导波模式的数量为25以下的光纤。
在种光源14上连接有传输光纤16a的一个端部。在传输光纤16a的另一个端部上连接有光合并器10a的第一光纤117a。在激励光源组15a的各个激励光源15a1～15a6上分别连接有光合并器10a的第一光纤111～116。在光合并器10a的第二光纤12a上熔接有增益光纤13的一个端部。
另外，在传输光纤16b的一个端部上，连接有在图4中未图示的输出头。在传输光纤16b的另一个端部上连接有光合并器10b的第一光纤117b。在激励光源组15b的各个激励光源15b1～15b6上分别连接有光合并器10b的第一光纤111～116。在光合并器10b的第二光纤12b上熔接有增益光纤13的一个端部。
光合并器10a、10b的第一光纤111a～116a以及第一光纤111b～116b作为激励光源侧的通信口发挥功能。光合并器10a的第一光纤117a作为种光源侧的通信口发挥功能。光合并器10b的第一光纤117b作为输出头侧的通信口发挥功能。光合并器10a、10b的第二光纤12a、12b作为增益光纤侧的通信口发挥功能。
此外，在本实施方式中，光纤激光装置1作为具备激励光源组15a和激励光源组15b的双向激励型的光纤激光装置来实现，但是本发明不限于此。即，光纤激光装置1可以作为仅具备激励光源组15a的单向激励型的光纤激光装置来实现，也可以作为仅具备激励光源组15b的单向激励型的光纤激光装置来实现。
在如以上那样构成的光纤激光装置1中，与以往相比，光合并器10a能够抑制第一光纤117a中的剖面形状的改变。因此，与以往相比，光合并器10a不会使波束品质下降，并能够使种光源14生成的种光耦合于第二光纤12a。
另外，在光纤激光装置1中，与以往相比，光合并器10b能够抑制第一光纤117b中的剖面形状的改变。因此，与以往相比，光合并器10b不会使波束品质下降，并能够使增益光纤13放大的激光耦合于第一光纤117b。即，光纤激光装置1能够从输出头向加工对象物照射与以往相比而言波束品质更高的激光。
另外，具备多个光纤激光装置1的光纤激光系统也包含在本发明的范畴。通过对各光纤激光装置1生成的激光进行合波，从而该光纤激光系统能够生成比光纤激光装置1能量更高的激光。
此外，在本实施方式中，对设定光纤激光装置1是MOPA型的光纤激光装置进行了说明。但是，具备本发明一方式的光合并器的光纤激光装置不限于MOPA型的光纤激光装置。关于具备本发明一方式的光合并器的光纤激光装置，其可以是通过在增益光纤13的两端部分别设置高反射镜及低反射镜而构成谐振器的谐振器型的光纤激光装置。
(总结)
本发明第一方式的光合并器具备：由多个第一光纤组成的光纤束、以及端面与上述光纤束的端面熔接的第二光纤，上述多个第一光纤中的至少任一个规定的第一光纤由软化点温度比其它的第一光纤高的材料构成。
根据上述结构，在对上述光纤束的端面与上述第二光纤的端面进行熔接的熔接工序中，关于上述规定的第一光纤的剖面形状，与上述其它的第一光纤的剖面形状相比不易改变。这是因为：在上述熔接工序中，上述多个第一光纤的各个端面附近的温度大致相等，在这种情况下，上述规定的第一光纤的粘度比上述其它的第一光纤的粘度高。因此，与以往相比而言，本光合并器能够抑制上述规定的第一光纤中的剖面形状的改变。作为其结果，与以往相比，对于(1)从上述规定的第一光纤的端面即未与上述第二光纤熔接的一侧端面射入，并从上述第二光纤的端面即未与上述光纤束熔接的一侧端面射出的波束；和/或(2)从上述第二光纤的端面即未与上述光纤束熔接的一侧端面射入，并从上述规定的第一光纤的端面即未与上述第二光纤熔接的一侧端面射出的波束而言，本光合并器能够提高的波束品质。
另外，关于本发明第二方式的光纤，在上述第一方式中，构成为，在横剖观察上述光纤束的情况下，上述规定的第一光纤配置得比上述其它的第一光纤接近与上述光纤束外切的外切圆的中心。
在为了对上述光纤束与上述第二光纤进行熔接而分别对它们进行加热的情况下，构成上述光纤束的上述多个第一光纤各自的剖面形状发生改变，以使得上述光纤束的表面积最小化。换言之，上述多个第一光纤各自的剖面形状因在熔融时产生的表面张力而改变。
此时，关于向配置为接近上述外切圆的中心的第一光纤作用的表面张力，与向配置为接近上述外切圆的外周的第一光纤作用的表面张力相比而言，各向同性地发生作用。这是因为：包围配置为接近上述外切圆的中心的第一光纤的环境是各向同性或者大致各向同性的，与之相对而言，包围配置为接近上述外切圆的外周的第一光纤的环境则不是各向同性的。
其结果为，关于在将上述规定的第一光纤配置为接近上述外切圆的中心的情况下有可能发生的剖面形状的改变，与在将上述规定的第一光纤配置为接近上述外切圆的外周的情况下有可能发生的剖面形状的改变相比而言，是各向同性的，且变形的程度也小。
因此，根据上述结构，与将上述规定的第一光纤配置为接近上述外切圆的外周的情况相比，能够提高上述规定的第一光纤与上述第二光纤的纤芯的耦合效率。
另外，关于本发明第三方式的光纤，在上述的第一方式或者第二方式中，构成为，上述规定的第一光纤具备第一纤芯和第一包层，上述第二光纤具备第二纤芯和第二包层，上述第一纤芯与上述第二纤芯熔接。
根据上述结构，与上述第一纤芯与上述第二纤芯未熔接的情况相比，能够提高上述第一纤芯与上述第二纤芯的耦合效率。因此，本光合并器能够作为构成光纤激光装置一部分的光合并器来适当利用。
另外，关于本发明第四方式的光纤，在上述的第三方式中，构成为，上述其它的第一光纤都与上述第二包层熔接。
根据上述结构，能够将上述其它的第一光纤光学耦合于上述第二包层。因此，本光合并器能够作为构成光纤激光装置一部分的光合并器来适当利用。
另外，关于本发明第五方式的光纤，在上述的第三方式或者第四方式的任一方式中，构成为，关于上述规定的第一光纤，上述第一纤芯是添加了锗的石英玻璃制，上述第一包层是由硅及氧构成的石英玻璃制，上述其它的第一光纤是添加了氟及硼中的至少一方的石英玻璃制。
锗是在添加于石英玻璃时使被添加的石英玻璃的软化点温度稍微下降的掺杂剂，氟及硼是在添加于石英玻璃时使被添加的石英玻璃的软化点温度大幅下降的掺杂剂。因此，根据上述结构，构成规定的第一光纤的材料的软化点温度可靠地超过构成其它的第一光纤的软化点温度。
另外，关于本发明第六方式的光纤，在上述的第一方式～第五方式的任一方式中，构成为，上述多个第一光纤的每一个的端部彼此无间隙地一体化。
在上述多个第一光纤之间产生间隙的情况下，沿上述第二光纤传播来的光耦合于上述间隙，结果是，该光有可能向光合并器的外部漏出。根据上述结构，由于沿上述第二光纤传播来的光与上述规定的第一光纤或者上述其它的第一光纤耦合，因此能够降低沿上述第二光纤传播来的光向光合并器的外部漏出的可能性。另外，在第六方式的光合并器中，如上述的第二方式那样，优选使上述规定的第一光纤配置得比上述其它的第一光纤接近上述外切圆的中心。根据该结构，通过使上述多个第一光纤的每一个的端部彼此无间隙地一体化，从而上述光纤束的表面仅成为位于上述外切圆的外周附近的外侧面。因此，在熔融光纤束时有可能发生的表面张力仅是由上述光纤束的上述外侧面引起的表面张力。关于该表面张力，其对上述规定的第一光纤各向同性地发生作用，另一方面，对上述多个其它的第一光纤各自非各向同性地发生作用。
其结果为，关于在将上述规定的第一光纤配置为接近上述外切圆的中心的情况下有可能发生的剖面形状的改变，与在将上述规定的第一光纤配置为接近上述外切圆的外周的情况下有可能发生的剖面形状的改变相比而言，是各向同性的，且变形的程度也小。因此，能够进一步抑制上述规定的第一光纤的剖面形状的改变。
另外，关于本发明第七方式的光纤，在上述的第一方式～第六方式的任一方式中，构成为，上述第二光纤的直径与上述光纤束的直径相等或者更大。
根据上述结构，在对上述光纤束与上述第二光纤的熔接点附近进行横剖观察的情况下，构成上述光纤束的上述第一光纤能够分别包含于上述第二光纤。因此，由于沿上述第一光纤分别传播来的光与第二光纤耦合，因此能够降低分别沿上述第一光纤传播来的光向光合并器的外部漏出的可能性。
本发明第八方式的激光装置具备上述的第一方式～第七方式的任一方式的光合并器。
根据上述结构，本激光装置实现与上述的第一方式～第七方式的任一方式的光合并器同样的效果。
关于本发明第九方式的光合并器的制造方法，所述光合并器具备由多个第一光纤组成的光纤束、以及第二光纤，该光合并器的制造方法包含对上述光纤束的端面与上述第二光纤的端面进行熔接的熔接工序，上述多个第一光纤中的至少任一个规定的第一光纤由软化点温度比其它的第一光纤高的材料构成。
根据上述结构，本光合并器的制造方法实现了与上述的第一方式的光合并器同样的效果。
另外，关于本发明第十方式的光合并器的制造方法，在上述的第九方式中，构成为，还包含加热工序，在该加热工序中，对上述光纤束以及上述第二光纤各自的端面附近进行加热，以使得上述规定的第一光纤的粘度超过其它的第一光纤的粘度的2倍。
根据上述结构，本光合并器的制造方法可靠地实现了与上述第一方式的光合并器同样的效果。
(附录事项)
本发明不限于上述各实施方式，可以在权利要求所示的范围内进行各种变更，对于将在不同实施方式中分别公开的技术方案适当组合而得到的实施方式而言，其也包含于本发明的技术范围。
附图标记说明
10-光合并器；11-光纤束；111～116-第一光纤(其它的第一光纤)；117-第一光纤(规定的第一光纤)；1171-纤芯(第一纤芯)；1172-包层(第一包层)；12-第二光纤；121-纤芯(第二纤芯)；122-包层(第二包层)；1-光纤激光装置(激光装置)；10a、10b-光合并器；11a、11b-光纤束；111a～116a、111b～116b-第一光纤(其它的第一光纤)；117a、117b-第一光纤(规定的第一光纤)；12a、12b-第二光纤；13-增益光纤；14-种光源；15a、15b-激励光源组；16a、16b-传输光纤。

Claims (7)

1.一种光合并器，其具备由多个第一光纤组成的光纤束、以及端面与上述光纤束的端面熔接的第二光纤，其特征在于，
上述多个第一光纤中的至少任一个规定的第一光纤由软化点温度比其它的第一光纤高的材料构成，
上述规定的第一光纤具备第一纤芯和第一包层，
上述第二光纤具备第二纤芯和第二包层，
在横剖观察上述光纤束的情况下，上述规定的第一光纤配置得比上述其它的第一光纤接近与上述光纤束外切的外切圆的中心，
上述第一纤芯与上述第二纤芯熔接，
上述其它的第一光纤都与上述第二包层熔接，
上述规定的第一光纤的与上述第二光纤熔接了的端面的形状的改变，比上述其它的第一光纤的与上述第二光纤熔接了的端面的形状的改变少。
2.根据权利要求1所述的光合并器，其特征在于，
关于上述规定的第一光纤，上述第一纤芯是添加了锗的石英玻璃制，上述第一包层是由硅及氧构成的石英玻璃制，
上述其它的第一光纤是添加了氟及硼中的至少一方的石英玻璃制。
3.根据权利要求1或2所述的光合并器，其特征在于，
上述多个第一光纤的每一个的端部彼此无间隙地一体化。
4.根据权利要求1或2所述的光合并器，其特征在于，
上述第二光纤的直径与上述光纤束的直径相等或者更大。
5.一种激光装置，其特征在于，
具备权利要求1~4中任一项所述的光合并器。
6.一种光合并器的制造方法，所述光合并器具备由多个第一光纤组成的光纤束、以及第二光纤，该光合并器的制造方法的特征在于，
包含对上述光纤束的端面与上述第二光纤的端面进行熔接的熔接工序，
上述多个第一光纤中的至少任一个规定的第一光纤由软化点温度比其它的第一光纤高的材料构成，
上述规定的第一光纤具备第一纤芯和第一包层，
上述第二光纤具备第二纤芯和第二包层，
在横剖观察上述光纤束的情况下，上述规定的第一光纤配置得比上述其它的第一光纤接近与上述光纤束外切的外切圆的中心，
上述熔接工序中，
上述第一纤芯与上述第二纤芯熔接，
上述其它的第一光纤都与上述第二包层熔接，
上述规定的第一光纤的与上述第二光纤熔接的端面的形状的改变，比上述其它的第一光纤的与上述第二光纤熔接的端面的形状的改变少。
7.根据权利要求6所述的光合并器的制造方法，其特征在于，
还包含加热工序，在该加热工序中，对上述光纤束及上述第二光纤各自的端面附近进行加热，以使得上述规定的第一光纤的粘度超过其它的第一光纤的粘度的2倍。
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