JP2007193026A - 光源装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、光パワー分布の均一化を図ることができる光源装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 光源装置１は、Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎと、Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎに対して１対１に設けられ、発光素子から出力される光を集光するＮ個の集光レンズＬ_１〜Ｌ_Ｎと、Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎから出力される光を導光し出射端から出力するＮ本の光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎと、光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎの出射端に配置される導波体とから構成されている。導波体１０は、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９との接続側のコア部１０３において、開口部１０１が設けられており、その開口部１０１には、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９は千鳥状に密接に配列され、導波体１０のコア部１０３の端面と突き合せられた状態で、開口部１０１の内部に受け止められている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特にレーザ医療、レーザ加工等に用いられる光源装置およびその製造方法に関するものである。

光源装置として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この文献には、複数本の光ファイバを束ねることにより、レーザの出力をまとめて取り出す構造が開示されている。
特開平５−１１５５７０号公報

しかしながら、上記のような構造は、光パワー分布が不均一という問題があった。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光パワー分布の均一化を図ることができる光源装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る光源装置は、（１）各々光を出力するＮ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎと、（２）Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎに対して１対１に設けられ、各々対応する発光素子から出力される光を集光するＮ個の集光レンズＬ_１〜Ｌ_Ｎと、（３）Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎから出力される光を入射端に入力して導光し出射端から出力するＮ本の光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎと、（４）光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎの出射端に配置される導波体とを備え、導波体は光を導波可能な方向に沿った方向における一端おいて開口部を有しており、光ファイバＦ_ｎは、導波体の開口部の内部に受け止められ、導波体と接続されていることを特徴とする。ただし、Ｎは２以上の整数、ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数。

この光源装置では、各発光素子Ｓ_ｎから出力された光は、集光レンズＬ_ｎにより集光され、発光素子Ｓ_ｎに対応する光ファイバＦ_ｎの入射端に入射し、光ファイバＦ_ｎにより導光されて、光ファイバＦ_ｎの出射端に配置される導波体を介して外部へ出射される。また、複数本の光ファイバＦ_ｎは導波体の開口部の内部に受け止められ、導波体と接続されるので、光ファイバＦ_ｎから入射された各々の光パワーが導波体内部で重畳され、光パワー分布の均一化を図ることができる。

本発明に係る光源装置では、Ｎ本の光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎは出射端で束ねられ導波体と接続されることが好適である。この場合には、Ｎ本の光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎから入射された光パワーを高密度にまとめることができ、光パワー分布が容易に均一化される。

本発明に係る光源装置では、Ｎ本の光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎは、それぞれ単独に導波体と接続されてもよい。この場合には、必要に応じて光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎをそれぞれ単独に配置することにより、光パワー分布を調整することができ、光パワー分布がさらなる均一化が可能となる。

本発明に係る光源装置では、導波体は、コア部とコア部よりも屈折率の低い材料からなるクラッド部を備え、開口部はコア部を含んで形成されていることが好適である。また、本発明に係る光源装置では、光ファイバＦ_ｎは、導波体のコア部と接続されていることが好適である。

本発明に係る光源装置では、光ファイバＦ_ｎのコア部の屈折率をＮ_core１とし、当該クラッド部の屈折率をＮ_clad１とし、導波体のコア部の屈折率をＮ_core２とし、当該クラッド部の屈折率をＮ_clad２としたときに、「｛（Ｎ_core２）^２−（Ｎ_clad２）^２｝≧｛（Ｎ_core１）^２−（Ｎ_clad２）^２｝」なる関係式を満たすことが好適である。この場合には、光ファイバＦ_ｎから入射された光を導波体のコア内部に閉じ込めることができ、光ファイバＦ_ｎと導波体との接続損失を抑制することができる。

本発明に係る光源装置では、各発光素子Ｓ_ｎから出力される光のパワーを制御する制御部をさらに備えることが好適である。この場合には、各発光素子Ｓ_ｎから出力される光のパワーが制御部により制御されるため、必要に応じて光パワーを調整することができ、応用性の向上を図ることができる。

本発明に係る光源装置では、発光素子Ｓ_ｎは半導体レーザ素子であることが好適である。この場合には、半導体レーザ素子は発光効率が高く、反射ロスが小さく、安価のため、高性能かつ低価格の効果が期待できる。

本発明に係る光源装置を製造する方法は、導波体端面のコア部において開口部を形成し、複数本の光ファイバの出射端を導波体の開口部に挿入し、これらを接続する第１工程と、複数本の光ファイバの入射端に、それぞれ対応する集光レンズ及び発光素子を光学的に接続する第２工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る光源装置の製造方法では、導波体端面のコア部において開口部を形成し、複数本の光ファイバの出射端をこの開口部に挿入し、導波体と接続することにより、光ファイバは確実かつ容易に導波体のコア部と接続されることができると共に、光ファイバから入射された各々の光パワーを導波体により一つにまとめて出力することができ、光パワー分布の均一化を図ることができる。

本発明に係る光源装置の製造方法では、第１工程において、導波体のコア部に、光ファイバの本数にそれぞれ対応する開口部を形成することが好適である。この場合には、必要に応じて導波体コア部の所望の位置に開口部を形成し、光ファイバを挿入し接続することにより、光パワー分布を調整することができ、光パワー分布のさらなる均一化が可能となる。

本発明に係る光源装置の製造方法では、第１工程において、複数本の光ファイバの出射端を束ねた状態で、導波体の開口部に挿入しこれら接続することが好適である。この場合には、複数本の光ファイバにより導光された各々の光パワーを高密度にまとめることができ、高密度の光パワーを得ることができると共に、光ファイバと導波体とを接続する作業性を向上することができる。

本発明に係る光源装置の製造方法では、第１工程において、光ファイバ及び導波体を加熱することで溶融し接続することが好適である。この場合には、高熱印加による融着することが可能となるため、光ファイバと導波体とを接続することが容易にできる。また、光ファイバ及び導波体が全てガラス製である場合には、耐熱性が向上するため、光パワーを高めることができる。また部分加熱も可能であり、加熱溶着時のファイバ中の添加物の拡散を抑制することができる。加熱手段としては、ヒータ、放電印加、またはガスバーナー、またはレーザ照射等を用いることができる。

本発明に係る光源装置の製造方法では、第１工程において、減圧雰囲気で光ファイバ及び導波体を接続することが好適である。この場合には、複数本の光ファイバ同士の隙間に空気等のガスが残留し空隙が発生することを抑制し、接続品質を向上することができる。

本発明に係る光源装置の製造方法は、複数本の光ファイバの出射端を束ね、第３部材と管状部材内部で突き合わせて接続する第１工程と、複数本の光ファイバの入射端に、それぞれ対応する集光レンズ及び発光素子を光学的に接続する第２工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る光源装置の製造方法では、管状部材とこの内部に挿入する第３部材とを用いることにより、光ファイバと第３部材との接続作業が簡単化され、光ファイバから入射された各々の光パワーを一つにまとめて出力することができ、光パワー分布の均一化を図ることができる。また、直接にファイバのコア部で開口部を形成することがないため、作業が簡単化される。

本発明に係る光源装置の製造方法では、第１工程において、光ファイバ、第３部材及び管状部材を加熱溶着により接続することが好適である。加熱手段としては、ヒータ、放電印加、ガスバーナー、レーザ照射等の加熱手段を用いることができる。この場合には、高熱印加により融着することが可能となるため、光ファイバ、第３部材及び管状部材を接続することが容易にできる。また、光ファイバ、第３部材及び管状部材が全てガラス製である場合には、耐熱性が向上するため、光パワーを高めることができる。また、部分加熱も可能であり、加熱した際のファイバ中の添加物の拡散を抑制することができる。

本発明に係る光源装置の製造方法では、光ファイバ、第３部材及び管状部材を接着剤により接続することが好適である。この場合には、光ファイバ、第３部材及び管状部材の接続作業はさらに簡単化され、作業効率を向上することができる。ここで接着剤とは、熱あるいは紫外線で硬化する樹脂も含み、これらを充填固化させることで接続することが可能である。

本発明によれば、光パワー分布の均一化を図ることができる光源装置及びその製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（光源装置の実施形態）
図１は本実施形態に係る光源装置１の構成図である。同図に示すように、光源装置１は、Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎと、Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎに対して１対１に設けられ、各々対応する発光素子から出力される光を集光するＮ個の集光レンズＬ_１〜Ｌ_Ｎと、Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎから出力される光を入射端に入力して導光し出射端から出力するＮ本の光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎと、光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎの出射端に配置される導波体１０とから構成されている。光ファイバＦ_ｎは、発光素子Ｓ_ｎと集光レンズＬ_ｎとに対して１対１に設けられており、光ファイバＦ_ｎの入射端は集光レンズＬ_ｎを介して発光素子Ｓ_ｎと光学的に接続されており、その出射端は束ねられ、導波体１０と接続されている。ここで、Ｎは２以上の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数である。発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎ、集光レンズＬ_１〜Ｌ_Ｎ、または光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎはそれぞれ同等のものであるのが好適である。また、光源装置１にはＮ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎそれぞれ出力される光のパワーを制御する制御部２０が設けられている。

発光素子Ｓ_ｎは、光を出力する素子であって、好適には、レーザ光を出力する半導体レーザ素子を含む。半導体レーザ素子は発光効率が高く、反射ロスが小さく、安価のため、高性能かつ低価格の効果が期待できる。集光レンズＬ_ｎは、両方のレンズ面が凸面であり、発光素子Ｓ_ｎと光ファイバＦ_ｎとの間に配置されており、発光素子Ｓ_ｎから出力される光を集光し、光ファイバＦ_ｎの入射端に入射させるものである。

次に、光ファイバＦ_ｎと導波体１０との接続構造について、１９本の光ファイバ（Ｆ_１〜Ｆ_１９）を用いた場合を例として説明する。

図２は光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０との接続構造を示す断面図であり、図２（ａ）は横断面図であり、図２（ｂ）は縦断面図である。図２（ａ）に示すように、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９は、一般に通信として用いられているガラス製光ファイバであり、クラッド部４とコア部６とから構成されている。一方、導波体１０は、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９より大きい外径を有し、クラッド部１０２とコア部１０３とを備えている。導波体１０のコア部１０３の中心部には、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９は千鳥状に密接に配列されており、導波体１０のコア材料により取り囲まれている。また、図２（ｂ）に示すように、導波体１０は、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９との接続側のコア部１０３において、開口部１０１が設けられている。その開口部１０１には、光ファイバは密接に配列され、導波体１０のコア部１０３の端面と突き合せられた状態で、開口部１０１の内部に受け止められ、導波体１０と接続されている。

ここでは、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９のクラッド径が８０μｍ以下であることが好適であり、光ファイバＦ_ｎのクラッド径が５０μｍ以下であることがより好ましい。このようにすれば、細いファイバを使用することによって、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の配列密度を高くすることができ、高密度の光パワーを得ることができる。また、発光素子Ｓ_１〜Ｓ_１９（図示せず）から出力された光は容易に光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９のコア部６に入射するため、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９のコア部６の開口数（ＮＡ）が０．２以上であることが好適である。

ここでは、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９のコア部６の屈折率をＮ_core１とし、当該クラッド部４の屈折率をＮ_clad１とし、導波体１０のコア部１０３の屈折率をＮ_core２とし、当該クラッド部１０２の屈折率をＮ_clad２としたときに、「｛（Ｎ_core２）^２−（Ｎ_clad２）^２｝≧｛（Ｎ_core１）^２−（Ｎ_clad２）^２｝」なる関係式を満たすことが好適である。このようにすれば、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９から入射された光を導波体１０のコア部１０３に閉じ込めることができ、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０との接続損失を抑制することができる。

本発明によれば、発光素子Ｓ_ｎから出力された光は、制御部２０により出力パワーが制御されて、対応する集光レンズＬ_ｎにより集光され、対応する光ファイバＦ_ｎの入射端に入射し、光ファイバＦ_ｎにより導光されて、さらに光ファイバＦ_ｎの出射端と接続される導波体１０により導光され外部へ出射される。光ファイバＦ_ｎに対して１対１に発光素子Ｓ_ｎと集光レンズＬ_ｎとがそれぞれ設けられているので、発光素子Ｓ_ｎから光ファイバＦ_ｎの入射端への光結合の効率を高くすることができる。また、制御部２０により各発光素子Ｓ_ｎから出力される光のパワーを必要に応じて個別に調整することができ、出射光の強度分布を空間的に均一化させ、あるいは所望の強度分布となるように調整することができるので、光源装置１の応用性の向上を図ることができる。さらに、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９は導波体１０の開口部１０１の内部に受け止められ、導波体１０と接続されるので、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９から入射された各々の光パワーが導波体１０の内部で重畳され、光パワー分布の均一化を図ることができる。

また、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９は出射端が束ねられた状態で導波体１０と接続されるため、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９から入射された光パワーを高密度にまとめることができ、光パワー分布が容易に均一化される。さらに、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９のコア部６の屈折率Ｎ_core１と、当該クラッド部４の屈折率Ｎ_clad１と、導波体１０のコア部１０３の屈折率Ｎ_core２と、当該クラッド部１０２の屈折率Ｎ_clad２とが、「｛（Ｎ_core２）^２−（Ｎ_clad２）^２｝≧｛（Ｎ_core１）^２−（Ｎ_clad２）^２｝」なる関係式を満たすことにより、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９から入射された光を導波体１０のコア部１０３に閉じ込めることができ、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０との接続損失を抑制することができる。

（光源装置の変形例）
次に、本発明に係る光源装置１の実施形態の変形例を説明する。図３は光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０との接続構造の変形例を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、導波体１０のコア部１１３には、コア部１１３とほぼ同心円状の断面を有し、導波体１０の端面から所定の深さにかけて形成された開口部１１１が設けられている。開口部１１１の内部には、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９は千鳥状に密接に配列され、導波体１０のコア部１１３の端面と突き合わせられた状態で（図示せず）、導波体１０の内部に受け止められ、導波体１０と接続されている。光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の間および光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０との間には、紫外線硬化樹脂８が充填されている。なお、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９とレンズと発光素子との接続は上記実施形態と同様なので、詳細な説明を省略する。

本変形例は、紫外線硬化樹脂８を用いて光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０とを固定し接続する点において、上記の実施形態と相違しているが、その他の構造等は上記の実施形態と同様のため、上記の実施形態と同様な効果が得られる。ここでは、その説明を省略する。

また、図３（ｂ）に示すように、導波体１０のコア部１２３には、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９は密接に配列されず、所定の間隔で千鳥状に配置されている。より具体的には、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９はそれぞれ単独に導波体のコア部１２３の内部に挿入され、それぞれ導波体１０のコア部１２３の端面と突き合せられた状態で（図示せず）、導波体１０の内部に受け止められ、導波体１０と接続されている。なお、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９とレンズと発光素子との接続は上記実施形態と同様なので、詳細な説明を省略する。

本変形例によれば、上記実施形態と同様に、光パワー分布の均一化を図ることができる。また、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９はそれぞれ単独に導波体１０と接続されていることにより、必要に応じて光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９を配置することにより光パワー分布を調整することができ、光パワー分布のさらなる均一化が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、導波体１０のコア部１０３内に開口部１０１が設けられ、その開口部１０１内部で光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０とが接続されるが、これに限らず、導波体１０として、管状部材と、光学的に透明な第３部材を用いて、管状部材内部で光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と第３部材とが突き合わせられた状態で接続されてもよい。また導波体はコア部とコア部より屈折率の低いクラッド部を有する構造であって、コア部を含むように開口部が形成されていればよい。ここで「開口部がコア部を含むように」とは、上記のようにコア部内に開口部が形成されること、コア部とともにその周囲のクラッド部内に開口部が形成されること、あるいは上記の管状部材がクラッド、第３部材がコアに相当する場合のように、コア部端面全面が開口部である場合を意味する。導波体の長さも特に限定されるものではなく、光ファイバの長さに比べて短尺のものでも、光ファイバの長さに比べて長尺のものでも良い。

次に、図４および図５を参照して本実施形態に係る光源装置１の製造方法について説明する。ここでは、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９として、コア部、クラッド部ともにガラスで構成されているものの例について説明する。

（製造方法の第１実施形態）
図４は光源装置の製造方法に係る第１実施形態を示す説明図である。図４（ａ）に示すように、まず、導波体１０の一端のコア部１０３において、端面から所定の深さにかけて円柱状の開口部１０１を形成する。なお、この開口部１０１は導波体１０の軸を中心軸とするように位置され、１９本の光ファイバを束ねられた状態でスムーズに挿入できるように形成されたことが好ましい。開口部を形成する方法としては、機械的な加工によるもの、溶剤等を用いて化学的に加工する方法等が挙げられる。

続いて、図４（ｂ）に示すように、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９を導波体１０の開口部１０１に挿入する深さに合わせて、該当する光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の被覆を除去し、これらのファイバの出射端面を平滑になるように切断する。次に、切断された光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の出射端面を同一平面上で揃え、これらのファイバを束ね、導波体１０の軸方向から導波体１０の開口部１０１内に入れ、コア部１０３の端面と垂直に突き当たるまで挿入する。続いて、束ねられた光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９を所定の配置位置に固定させ、レーザ照射を用いて光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０とを融着接続する。なお、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９及び導波体１０の接続作業は減圧雰囲気で行われることが好適である。このようにすれば、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９同士の隙間に空気等の気体が残留すること等により空隙が発生することを抑制し、接続品質を向上することができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の入射端に、それぞれ対応する集光レンズＬ_１〜Ｌ_１９及び発光素子Ｓ_１〜Ｓ_１９を光学的に接続させて、さらに、発光素子Ｓ_ｎと制御部２０とを接続させる。これにより、光源装置１が得られる。

本実施形態によれば、導波体端面のコア部１０３において開口部１０１を形成し、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の出射端を束ねて開口部１０１に挿入し、導波体１０と接続することにより、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９は確実かつ容易に導波体１０のコア部１０３と接続することができると共に、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９から入射された各々の光パワーを導波体１０により一つにまとめて出力することができ、光パワー分布の均一化を図ることができる。また、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の出射端が束ねられた状態で、導波体１０の開口部１０１に挿入され融着接続されるため、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９により導光された各々の光パワーを高密度にまとめることができ、高密度の光パワーを得ることができると共に、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０とを接続する作業性を向上することができる。

また、レーザ照射を用いることにより、高熱印加により融着することが可能となるため、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０とを接続することが容易にできる。また、充填材を使用しないため、光パワーが高い場合でも、充填材の焼けの発生はなく、光パワーを高めることができる。さらに、部分加熱が可能となり、加熱による光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０とへの添加物の拡散を抑制することができる。

（製造方法の第２実施形態）
図５は光源装置の製造方法に係る第２実施形態を示す説明図である。この製造方法は、中空のガラス管１２（管状部材）と、このガラス管１２に挿入できる第３部材１４とを用いて、導波体１０を形成することを特徴としている。図５（ａ）に示すように、中空のガラス管１２と、光学的に透明な第３部材１４とを用意する。なお、ガラス管１２の内径は１９本の光ファイバを束ねられた状態でスムーズに挿入できるように形成されており、第３部材１４はガラス管１２内部に挿入できるように加工される。

続いて、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９をガラス管１２に挿入する深さに合わせて、該当する光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の被覆を除去し、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の出射端の端面を同一平面に揃えるようにこれらのファイバを束ねる。次に、図５（ｂ）に示すように、ガラス管１２の一端から束ねられた光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９をガラス管１２内部に挿入し、ガラス管１２の他端から第３部材１４を挿入し、これらの端面同士を互いに突き合わせる。次に、紫外線硬化樹脂８をガラス管１２内に充填してから（図示せず）、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９同士の間およびガラス管１２と第３部材１４との間に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂８を硬化させる。これにより、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９、ガラス管１２および第３部材１４は接続されることとなる。最後に、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の入射端に、それぞれ対応する集光レンズＬ_１〜Ｌ_１９及び発光素子Ｓ_１〜Ｓ_１９を光学的に接続させて、さらに、発光素子Ｓ_ｎと制御部２０とを接続させて、光源装置１が得られる。

本実施形態によれば、中空のガラス管１２とガラス管１２に挿入する第３部材１４とを用いることにより、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９、ガラス管１２及び第３部材１４の接続作業が簡単化され、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９から入射された各々の光パワーをまとめて出力することができ、光パワー分布の均一化を図ることができる。また、直接にファイバのコア部で開口部を形成することがないため、作業が簡単化される。さらに、紫外線硬化樹脂８を用いて、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９、第３部材１４及びガラス管１２を接続するため、接続作業はさらに簡単化され、作業効率を向上する効果が期待できる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の第１実施形態では、レーザ照射により光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０とを融着接続することとしたが、レーザ照射のほか、ヒータ加熱、放電印加、またはガスバーナー等の高熱印加方法を用いてもよい。また、第２実施形態では、紫外線硬化樹脂８を用いて光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９、ガラス管１２および第３部材１４を接続することとしたが、紫外線硬化樹脂８に限らず、熱硬化型樹脂等の接着剤を用いてもよい。

また、上記の第１実施形態では、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の出射端を束ねた状態で、導波体１０の開口部１０１に挿入し、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９と導波体１０とを接続することとしたが、導波体１０のコア部１０３に、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９の本数にそれぞれ対応する開口部を形成し、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９をそれぞれ挿入し、導波体１０と接続することとしてもよい。この場合には、必要に応じて導波体コア部１０３の所望の位置に開口部を形成し、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１９を配置することにより、光パワー分布を調整することができるため、光パワー分布のさらなる均一化が可能となる。

実施形態に係る光源装置の構成図である。 光ファイバと導波体との接続構造を示す断面図である。 光ファイバと導波体との接続構造の変形例を示す断面図である。 光源装置の製造方法に係る第１実施形態を示す説明図である。 光源装置の製造方法に係る第２実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１…光源装置、４，１０２…クラッド部、６，１０３，１１３，１２３…コア部、１０…導波体、１２…ガラス管（管状部材）、１４…第３部材、２０…制御部、１０１，１１１…開口部、Ｓ_１〜Ｓ_Ｎ…発光素子、L_１〜L_Ｎ…集光レンズ、F_１〜F_Ｎ…光ファイバ。

Claims (12)

1. 各々光を出力するＮ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎと、
   前記Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎに対して１対１に設けられ、各々対応する発光素子から出力される光を集光するＮ個の集光レンズＬ_１〜Ｌ_Ｎと、
   前記Ｎ個の発光素子Ｓ_１〜Ｓ_Ｎから出力される光を入射端に入力して導光し出射端から出力するＮ本の光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎと、
   前記光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎの出射端に配置される導波体と、
   を備え、
   前記導波体は、光を導波可能な方向に沿った方向における一端において開口部を有しており、
   前記光ファイバＦ_ｎは、前記導波体の開口部の内部に受け止められ、前記導波体と接続されていることを特徴とする光源装置（ただし、Ｎは２以上の整数、ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）。
2. 前記Ｎ本の光ファイバＦ_１〜Ｆ_Ｎは出射端で束ねられ前記導波体と接続されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記導波体は、コア部と前記コア部よりも屈折率の低い材料からなるクラッド部を備え、
   前記開口部は前記コア部を含んで形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記光ファイバＦ_ｎのコア部の屈折率をＮ_core１とし、当該クラッド部の屈折率をＮ_clad１とし、
   前記導波体のコア部の屈折率をＮ_core２とし、当該クラッド部の屈折率をＮ_clad２としたときに、
   「｛（Ｎ_core２）^２−（Ｎ_clad２）^２｝≧｛（Ｎ_core１）^２−（Ｎ_clad２）^２｝」なる関係式を満たす、ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記各発光素子Ｓ_ｎから出力される光のパワーを制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置。
6. 前記発光素子Ｓ_ｎは半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源装置。
7. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置を製造する方法であって、
   導波体端面に開口部を形成し、複数本の光ファイバの出射端を前記導波体の開口部に挿入し、これらを接続する第１工程と、
   前記複数本の光ファイバの入射端に、それぞれ対応する集光レンズ及び発光素子を光学的に接続する第２工程と、
   を備えることを特徴とする光源装置の製造方法。
8. 前記第１工程において、
   複数本の光ファイバの出射端を束ねた状態で、前記導波体の開口部に挿入しこれらを接続する、ことを特徴とする請求項７に記載の光源装置の製造方法。
9. 前記第１工程において、前記光ファイバ及び前記導波体を加熱して接続することを特徴とする請求項７または８に記載の光源装置の製造方法。
10. 前記第１工程において、減圧雰囲気で前記光ファイバ及び前記導波体を接続することを特徴とする請求項９に記載の光源装置の製造方法。
11. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置を製造する方法であって、
    複数本の光ファイバの出射端と、第３部材とを、管状部材の内部で突き合わせて接続する第１工程と、
    前記複数本の光ファイバの入射端に、それぞれ対応する集光レンズ及び発光素子を光学的に接続する第２工程と、
    を備えることを特徴とする光源装置の製造方法。
12. 前記第１工程において、前記光ファイバ、前記第３部材及び前記管状部材を加熱接続することを特徴とする請求項１１に記載の光源装置の製造方法。

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