JP2011186267A - Optical fiber condenser and laser device employing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber condenser that suppresses leakage of laser beam in a reduced diameter area of the tip, reduces an outer diameter of the tip of a fiber bundle, and also reduces a core diameter of fiber for output. <P>SOLUTION: In the optical fiber condenser, between fiber for input 11 comprising a bundle of a plurality of optical fibers 111 and fiber for output 12 comprising an optical fiber having one core 122, tapered part fiber 13 comprising a bundle of a plurality of other optical fibers 131 is provided. The diameter of each core 132 of the plurality of other optical fibers 131 constituting the tapered part fiber 13 is made up to be bigger than the diameter of each core 112 of the plurality of optical fibers 111 constituting the fiber for input 11, thereby suppressing the generation of leaked light in the distal end area of the tapered part fiber 13. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数のレーザ光源から出射されたシングルモード光を1つの出力用ファイバに集光させることができる光ファイバ形集光器およびそれを用いたレーザ装置に関する。   The present invention relates to an optical fiber type concentrator capable of condensing single mode light emitted from a plurality of laser light sources onto one output fiber, and a laser apparatus using the same.

レーザ装置を高出力化する方法として、レーザ装置そのものを高出力化する方法以外に、単位レーザユニットを並列に設置し、各レーザユニットから出力されるレーザ光を集光、加算して高出力化する方法も用いられる。   As a method of increasing the output of the laser device, in addition to the method of increasing the output of the laser device itself, unit laser units are installed in parallel, and the laser light output from each laser unit is condensed and added to increase the output. A method is also used.

後者の場合において、レンズ等を使用した空間結合系で光を集光しようとすると、光軸を合わせるための微調整を行う必要がある。また、微動装置を付加しなければならないので光学系が複雑になる。また、いつ、光軸ズレが発生するかわからず、一旦、光軸がずれてしまうと、再び微調整に時間を要してしまう。最悪の場合は、レーザ発振中に光軸がずれて空間結合系そのものを破壊してしまう恐れもある。   In the latter case, if light is to be collected by a spatial coupling system using a lens or the like, it is necessary to make a fine adjustment to align the optical axis. In addition, since a fine movement device must be added, the optical system becomes complicated. In addition, it is not known when the optical axis shift occurs, and once the optical axis is deviated, it takes time for fine adjustment again. In the worst case, the optical axis may be shifted during laser oscillation and the space coupling system itself may be destroyed.

一方、光ファイバを集光器として用いた光ファイバ形集光器では、単位レーザユニットの出力ファイバと光ファイバ形集光器の入力用の光ファイバを融着結合することで対応できるので、微調整の必要がなくなる利点がある。しかも、装置構造を単純化できる。   On the other hand, in an optical fiber type concentrator using an optical fiber as a concentrator, it can be handled by fusion-bonding the output fiber of the unit laser unit and the input optical fiber of the optical fiber type concentrator. There is an advantage that there is no need for adjustment. In addition, the device structure can be simplified.

光ファイバ形集光器は、複数の入力用の光ファイバを束ねて一端を一体化してテーパ形状を有する先細り構造の縮径領域を設け、これに出力用の光ファイバを結合させたものである。複数の入力用の光ファイバ内に入射された光は縮径領域で集光、加算され、1本の出力用の光ファイバに合波される。光ファイバ形集光器から発せられる光の光密度を向上させるには、先細り構造の先端部分の断面積と出力用の光ファイバのコア断面積の両者を小さくすることが求められる。   An optical fiber type concentrator is formed by bundling a plurality of input optical fibers and integrating one end thereof to provide a tapered diameter-reduced region having a tapered shape, to which an output optical fiber is coupled. . Light incident on the plurality of input optical fibers is condensed and added in the reduced diameter region, and is combined into one output optical fiber. In order to improve the light density of the light emitted from the optical fiber concentrator, it is required to reduce both the cross-sectional area of the tip portion of the tapered structure and the core cross-sectional area of the output optical fiber.

テーパ形状を有する光ファイバを用いて光を伝搬する装置が、例えば、特許文献1〜3に開示されている。   For example, Patent Documents 1 to 3 disclose devices that propagate light using an optical fiber having a tapered shape.

特許文献1には、マルチモード光を集光・加算する光ファイバ形集光器についての技術が記載されている。すなわち、複数の入力側光ファイバを束ね、テーパ状に縮径された領域を介して出射側光ファイバに結合するものである。   Patent Document 1 describes a technique regarding an optical fiber type collector that collects and adds multimode light. That is, a plurality of input-side optical fibers are bundled and coupled to the output-side optical fiber via a tapered diameter-reduced region.

特許文献2には、シングルモード伝搬光のモードフィールド径を変換するダブルコアファイバについての技術が記載されている。すなわち、図10に示されるように、コアを、中心の第1コア1とその周辺の第2コア2からなる二重構造にして、階段状屈折率分布を有する光ファイバの縮径領域3を設けている。なお、外周はクラッド層4で覆われている。これにより、縮径領域3でファイバ径が小さくなって中心の第1コア1の閉じ込め効果がなくなった状態では、周囲にある第2コア2で光の閉じ込め効果を機能させている。   Patent Document 2 describes a technique for a double core fiber that converts a mode field diameter of single mode propagation light. That is, as shown in FIG. 10, the core has a double structure composed of a first core 1 at the center and a second core 2 around the core, and the reduced diameter region 3 of the optical fiber having a stepped refractive index profile is formed. Provided. The outer periphery is covered with the cladding layer 4. As a result, in a state where the fiber diameter is reduced in the reduced diameter region 3 and the confinement effect of the central first core 1 is eliminated, the light confinement effect is made to function in the second core 2 around.

特許文献3には、コア径を変化させずに、クラッドをテーパ状にしてコア同士を接近させることにより、光密度を向上させるレーザ装置について記載されている。   Patent Document 3 describes a laser device that improves the light density by changing the core diameter and bringing the cores closer together without changing the core diameter.

特開2006‐337398号公報JP 2006-337398 A 特開平3‐132605号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-132605 特許第3939816号公報Japanese Patent No. 3939816

しかしながら、特許文献1に開示された技術は、光ファイバ形集光器のテーパ状に縮径された領域がマルチモード構造であり、原理的に光がこの部分を伝搬していくにしたがって光の伝搬開口数が増加してしまう。そして、コア開口数よりも大きくなった光はコアから外部に漏洩して損失となり、伝送効率の悪化を招く。マルチモード構造の場合は、光密度を向上しようとして、より小さな径に集光しようとすればするほど、それに比例して光の伝搬開口数が増加して伝送効率が悪化してしまう。そのため、光密度の向上と伝送効率の低下を両立させることが困難である。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, the tapered region of the optical fiber concentrator has a multimode structure, and in principle, the light is propagated as the light propagates through this portion. Propagation numerical aperture will increase. And the light which became larger than a core numerical aperture leaks outside from a core, and becomes a loss, and causes the deterioration of transmission efficiency. In the case of the multi-mode structure, the more the light density is focused to improve the light density, the more the light propagation numerical aperture increases in proportion to this, and the transmission efficiency deteriorates. Therefore, it is difficult to achieve both improvement in light density and reduction in transmission efficiency.

一方、シングルモードで伝搬する光を用いた場合、元々コア径が小さい状態であるので、光密度を向上させるために先細り構造の先端の断面積を小さくしていくと、縮径領域でコア径が必要以上に小さくなる。そのため、伝搬光は縮径領域の途中でコアの光の閉じ込め効果がなくなって漏洩光となり、伝送効率の低下、およびビーム品質悪化の原因となる。   On the other hand, when light propagating in a single mode is used, the core diameter is originally small. Therefore, if the cross-sectional area of the tip of the tapered structure is reduced in order to improve the light density, the core diameter is reduced in the reduced diameter region. Becomes smaller than necessary. For this reason, the propagating light loses the confinement effect of the core light in the middle of the reduced diameter region and becomes leaked light, which causes a decrease in transmission efficiency and a deterioration in beam quality.

特許文献2に開示された技術では、ダブルコア構造によって縮径領域内でもシングルモード伝搬させることができ、光ファイバ形集光器にも適用可能である。しかしながら、ダブルコアファイバへ入射した光は、特有の屈折率分布構造から第2のコアに結合する成分が発生し、この光が第2のコアをマルチモード伝搬する恐れがある。第2のコアを縮径領域においてシングルモード伝搬構造にしようとして、例えば第2のコア径を小さい構造にすると、上記のようなマルチモード伝搬光が大幅に増加する。逆にマルチモード伝搬光の発生を防止しようとして、例えば第2のコア径を大きい構造にすると、第2のコアがほとんど機能しない状態になる可能性がある。   The technique disclosed in Patent Document 2 allows single mode propagation even within a reduced diameter region due to a double core structure, and is applicable to an optical fiber concentrator. However, the light incident on the double core fiber generates a component that couples to the second core due to the characteristic refractive index distribution structure, and this light may propagate in the second core in a multimode. If the second core is designed to have a single-mode propagation structure in the reduced diameter region, for example, if the second core diameter is made small, the multi-mode propagation light as described above increases significantly. On the other hand, if, for example, the second core diameter is made large in order to prevent the generation of multimode propagation light, the second core may be hardly functioning.

特許文献3に開示された技術は、希土類元素が添加された複数の光ファイバのクラッドの一部をテーパ状になるように除去加工して、コア径が一定のままコアどうしを接近させることで発振器の光密度を向上させている。コア径縮小に対する対策を施す必要がないので理想的な構造であるが、ミクロンオーダーの細径ファイバのクラッドのみをテーパ形状に加工して整然と配列させることは困難である。   The technique disclosed in Patent Document 3 is to remove a part of the clad of a plurality of optical fibers to which rare earth elements are added so as to have a tapered shape, and to bring the cores close together while keeping the core diameter constant. The light density of the oscillator is improved. Although it is not necessary to take measures against core diameter reduction, it is an ideal structure, but it is difficult to arrange only the cladding of a micron-order thin fiber into a tapered shape and orderly.

本発明は、これらの課題を解決するもので、シングルモードでレーザ光源から出射された光を効率よく集光できる光ファイバ形集光器と、この光ファイバ形集光器を用いた高光密度、高ビーム品質のレーザ装置を提供するものである。   The present invention solves these problems, and an optical fiber type concentrator capable of efficiently condensing light emitted from a laser light source in a single mode, and a high light density using the optical fiber type concentrator, A high beam quality laser apparatus is provided.

本発明は、上記課題を解決するために、複数の光ファイバの束からなる、一端をテーパ形状に縮径した入力用ファイバと、1つのコアを有する光ファイバからなる出力用ファイバと、前記入力用ファイバの一端と前記出力用ファイバとの間に設けられた、複数の他の光ファイバの束からなるテーパ部ファイバとを備え、前記テーパ部ファイバを構成する前記他の光ファイバの数は、前記入力用ファイバを構成する前記光ファイバの数と同じであり、前記テーパ部ファイバを構成する前記複数の他の光ファイバのそれぞれのコアの径またはコアの開口数は、前記入力用ファイバを構成する前記複数の光ファイバのそれぞれのコアの径またはコアの開口数より大きい光ファイバ形集光器である。   In order to solve the above problems, the present invention provides an input fiber composed of a bundle of a plurality of optical fibers, one end of which is reduced in diameter into a tapered shape, an output fiber composed of an optical fiber having one core, and the input A taper portion fiber formed of a bundle of a plurality of other optical fibers provided between one end of the fiber for output and the output fiber, and the number of the other optical fibers constituting the taper portion fiber is: The number of optical fibers constituting the input fiber is the same as the number of optical fibers, and the diameter or numerical aperture of each of the plurality of other optical fibers constituting the tapered portion fiber constitutes the input fiber. The optical fiber type concentrator is larger than the diameter of each of the plurality of optical fibers or the numerical aperture of the core.

このような構成により、シングルモードでレーザ光源から出射された光を効率よく集光できる。   With such a configuration, the light emitted from the laser light source in the single mode can be efficiently condensed.

また、本発明は、上記発明において、前記テーパ部ファイバは、前記複数の他の光ファイバの束からなる複数のテーパ部ファイバ要素が結合されて構成され、前記テーパ部ファイバ要素を構成する前記複数の他の光ファイバのそれぞれのコアの径またはコアの開口数は、前記出力用ファイバに近い側に設けられた前記テーパ部ファイバ要素の方が前記入力用ファイバに近い側に設けられた前記テーパ部ファイバ要素よりも大きい構成を有する。   Further, the present invention is the above invention, wherein the taper portion fiber is formed by combining a plurality of taper portion fiber elements composed of a bundle of the plurality of other optical fibers, and the plurality of the plurality of taper portion fiber elements constituting the taper portion fiber element. The diameter of the core or the numerical aperture of each of the other optical fibers is such that the tapered fiber element provided on the side closer to the output fiber has the taper provided on the side closer to the input fiber. The structure is larger than the partial fiber element.

このような構成により、テーパ部ファイバでのレーザ光の漏れをさらに抑制できるので、光密度のさらなる向上、ビーム品質劣化のさらなる抑制が可能である。   With such a configuration, it is possible to further suppress the leakage of the laser light in the tapered fiber, so that it is possible to further improve the light density and further suppress the deterioration of the beam quality.

また、本発明は、上記発明において、前記入力用ファイバは、異なる径のコアまたは異なる開口数のコアを有する複数の前記光ファイバの束から構成され、前記テーパ部ファイバは、異なる径のコアまたは異なる開口数のコアを有する複数の前記他の光ファイバの束から構成されている。   Further, the present invention is the above invention, wherein the input fiber is composed of a bundle of a plurality of optical fibers each having a core having a different diameter or a core having a different numerical aperture, and the tapered fiber is a core having a different diameter or A bundle of a plurality of the other optical fibers having cores with different numerical apertures is formed.

このような構成により、波長の異なる複数の光を、効率よく伝搬することができる。   With such a configuration, it is possible to efficiently propagate a plurality of lights having different wavelengths.

また本発明は、上記発明において、前記入力用ファイバを構成する前記複数の光ファイバのコアの径またはコアの開口数、および前記テーパ部ファイバを構成する前記複数の他の光ファイバのコアの径またはコアの開口数は、中心側の方が外側より大きい構成を有する。   Further, the present invention is the above invention, wherein in the above-described invention, the core diameters or numerical apertures of the plurality of optical fibers constituting the input fiber, and the core diameters of the plurality of other optical fibers constituting the tapered fiber. Alternatively, the numerical aperture of the core has a configuration in which the center side is larger than the outside.

このような構成により、テーパ部ファイバの中心側の光ファイバを伝搬する光強度分布が高くなるので、伝搬する光をさらに効率よく出力用ファイバに伝搬することができる。   With such a configuration, the light intensity distribution propagating through the optical fiber on the center side of the tapered fiber becomes high, so that the propagating light can be more efficiently propagated to the output fiber.

さらに、本発明は、上記いずれかの光ファイバ形集光器を備えたレーザ装置である。   Furthermore, the present invention is a laser device including any one of the above optical fiber concentrators.

このような構成によれば、シングルモードでレーザ光源から出射された光を効率よく集光して出力用ファイバに伝搬するので、高光密度、高ビーム品質のレーザ装置を提供できる。   According to such a configuration, the light emitted from the laser light source in the single mode is efficiently condensed and propagated to the output fiber, so that it is possible to provide a laser device with high light density and high beam quality.

本発明は上記構成により、光を集光するためのテーパ部ファイバでのレーザ光の漏れを抑制できる。このことから、テーパ部ファイバの先端部の外径を従来より小さくでき、かつ出力用ファイバのコア径も小さくできる。したがって、光密度の向上、ビーム品質劣化の抑制が可能である。また、複雑なコア構造の光ファイバを製作する必要がなく、市販のファイバを使用することが可能である。   According to the above configuration, the present invention can suppress the leakage of laser light in the tapered fiber for condensing light. From this, the outer diameter of the tip of the tapered fiber can be made smaller than before, and the core diameter of the output fiber can be made smaller. Therefore, it is possible to improve the light density and suppress the deterioration of the beam quality. Further, it is not necessary to manufacture an optical fiber having a complicated core structure, and a commercially available fiber can be used.

本発明の一実施の形態における光ファイバ形集光器を示す構成図The block diagram which shows the optical fiber type collector in one embodiment of this invention (a)同実施の形態に用いる光ファイバの断面図(b)同実施の形態の出力用ファイバに用いる光ファイバの断面図(A) Sectional view of the optical fiber used in the embodiment (b) Sectional view of the optical fiber used in the output fiber of the embodiment 同実施の形態の複合ファイバを示す側面図Side view showing the composite fiber of the same embodiment 同実施の形態の出力用ファイバのコア径を説明するための概略図Schematic for explaining the core diameter of the output fiber of the same embodiment (a)同実施の形態の光ファイバ形集光器の固定方法を示す横断面構成図(b)同実施の形態の光ファイバ形集光器の固定方法を示す縦断面構成図(A) Cross-sectional configuration diagram showing the fixing method of the optical fiber type collector of the embodiment (b) Vertical cross-sectional configuration diagram showing the fixing method of the optical fiber type collector of the embodiment (a)同実施の形態の光ファイバ形集光器の他の固定方法を示す横断面構成図(b)同実施の形態の光ファイバ形集光器の他の固定方法を示す縦断面構成図(A) Cross-sectional configuration diagram showing another fixing method of the optical fiber type collector according to the embodiment (b) Vertical sectional configuration diagram showing another fixing method of the optical fiber type collector according to the embodiment 本発明の一実施の形態における光ファイバ形集光器を用いたレーザ装置を示す構成図The block diagram which shows the laser apparatus using the optical fiber type concentrator in one embodiment of this invention 同実施の形態のファイバ束を示す断面図Sectional drawing which shows the fiber bundle of the embodiment (a)同実施の形態の出力用ファイバに入射するレーザ光を示す図(b)同実施の形態の出力用ファイバに入射するレーザ光の比較例を示す図(A) The figure which shows the laser beam which injects into the output fiber of the embodiment (b) The figure which shows the comparative example of the laser beam which injects into the output fiber of the embodiment 従来の縮径領域を有する光ファイバの構成図Configuration diagram of an optical fiber having a conventional reduced diameter region

以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing this invention is demonstrated referring drawings below.

図1は、本発明の光ファイバ形集光器の一実施の形態を示す構成図である。図1において、本実施の形態の光ファイバ形集光器10は、一端をテーパ形状に縮径した入力用ファイバ11と、1つのコアを有する光ファイバからなる出力用ファイバ12と、入力用ファイバ11の一端と出力用ファイバ12との間に設けられたテーパ部ファイバ13とを備える。入力用ファイバ11は、複数のシングルモード光ファイバ111の束からなる。テーパ部ファイバ13は、複数の他のシングルモード光ファイバ131の束からなる。テーパ部ファイバ13を構成する他のシングルモード光ファイバ131の数は、入力用ファイバ11を構成するシングルモード光ファイバ111の数と同じである。入力用ファイバ11を構成するシングルモード光ファイバ111のそれぞれは、中心のコア112とその周囲のクラッド113とを有する。テーパ部ファイバ13を構成する他のシングルモード光ファイバ131のそれぞれは、中心のコア132とその周囲のクラッド133とを有する。テーパ部ファイバ13を構成する複数の他のシングルモード光ファイバ131のそれぞれのコア132の径は、入力用ファイバ11を構成する複数のシングルモード光ファイバ111のそれぞれのコア112の径よりも大きい。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical fiber type concentrator of the present invention. In FIG. 1, an optical fiber concentrator 10 according to the present embodiment includes an input fiber 11 having one end reduced in a tapered shape, an output fiber 12 formed of an optical fiber having one core, and an input fiber. 11 and a tapered fiber 13 provided between one end of the output fiber 12 and the output fiber 12. The input fiber 11 is composed of a bundle of a plurality of single mode optical fibers 111. The tapered fiber 13 is formed of a bundle of a plurality of other single mode optical fibers 131. The number of other single mode optical fibers 131 constituting the tapered fiber 13 is the same as the number of single mode optical fibers 111 constituting the input fiber 11. Each of the single mode optical fibers 111 constituting the input fiber 11 has a central core 112 and a cladding 113 around the core 112. Each of the other single mode optical fibers 131 constituting the tapered fiber 13 has a central core 132 and a cladding 133 around the core 132. The diameters of the cores 132 of the plurality of other single mode optical fibers 131 constituting the tapered fiber 13 are larger than the diameters of the cores 112 of the plurality of single mode optical fibers 111 constituting the input fiber 11.

テーパ部ファイバ13は、それぞれ複数の他のシングルモード光ファイバ131の束からなる第1のテーパ部ファイバ要素13aと第2のテーパ部ファイバ要素13bとが結合されて構成される。テーパ部ファイバ要素13a、13bを構成する複数の他のシングルモード光ファイバ131のそれぞれのコア132の径は、出力用ファイバ12に近い側に設けられた第1のテーパ部ファイバ要素13aの方が入力用ファイバ11に近い側に設けられた第2のテーパ部ファイバ要素13bよりも大きい。   The tapered fiber 13 is configured by combining a first tapered fiber element 13a and a second tapered fiber element 13b, each of which is a bundle of a plurality of other single mode optical fibers 131. The diameters of the cores 132 of the plurality of other single mode optical fibers 131 constituting the tapered fiber elements 13a and 13b are larger in the first tapered fiber element 13a provided on the side closer to the output fiber 12. It is larger than the second tapered fiber element 13b provided on the side close to the input fiber 11.

なお、上記構成における、他のシングルモード光ファイバ131のコア132の径とシングルモード光ファイバ111のコア112の径との関係は、コア132、112の開口数の関係に適用されてもよい。すなわち、次のような構成も適用できる。   In the above configuration, the relationship between the diameter of the core 132 of the other single mode optical fiber 131 and the diameter of the core 112 of the single mode optical fiber 111 may be applied to the numerical aperture relationship of the cores 132 and 112. That is, the following configuration can also be applied.

テーパ部ファイバ13を構成する複数の他のシングルモード光ファイバ131のそれぞれのコア132の開口数は、入力用ファイバ11を構成する複数のシングルモード光ファイバ111のそれぞれのコア112の開口数よりも大きい。さらに、テーパ部ファイバ要素13a、13bを構成する複数の他のシングルモード光ファイバ131のそれぞれのコア132の開口数は、出力用ファイバ12に近い側に設けられた第1のテーパ部ファイバ要素13aの方が入力用ファイバ11近い側に設けられた第2のテーパ部ファイバ要素13bよりも大きい。   The numerical apertures of the respective cores 132 of the plurality of other single mode optical fibers 131 constituting the tapered fiber 13 are larger than the numerical apertures of the respective cores 112 of the plurality of single mode optical fibers 111 constituting the input fiber 11. large. Further, the numerical apertures of the cores 132 of the plurality of other single mode optical fibers 131 constituting the tapered fiber elements 13 a and 13 b are set to the first tapered fiber elements 13 a provided on the side closer to the output fiber 12. Is larger than the second tapered fiber element 13b provided on the side closer to the input fiber 11.

または、テーパ部ファイバ13を構成する複数の他のシングルモード光ファイバ131のそれぞれのコア132の径および開口数は、入力用ファイバ11を構成する複数のシングルモード光ファイバ111のそれぞれのコア112の径および開口数よりも大きい。さらに、テーパ部ファイバ要素13a、13bを構成する複数の他のシングルモード光ファイバ131のそれぞれのコア132の径および開口数は、出力用ファイバ12に近い側に設けられた第1のテーパ部ファイバ要素13aの方が入力用ファイバ11に近い側に設けられた第2のテーパ部ファイバ要素13bよりも大きい。   Alternatively, the diameter and the numerical aperture of each of the cores 132 of the plurality of other single mode optical fibers 131 constituting the tapered fiber 13 are the same as those of the cores 112 of the plurality of single mode optical fibers 111 constituting the input fiber 11. Greater than diameter and numerical aperture. Furthermore, the diameter and numerical aperture of each core 132 of the plurality of other single mode optical fibers 131 constituting the tapered fiber elements 13a and 13b are the first tapered fiber provided on the side close to the output fiber 12. The element 13 a is larger than the second tapered fiber element 13 b provided on the side closer to the input fiber 11.

すなわち、テーパ部ファイバ13と入力用ファイバ11との接続点、および/またはテーパ部ファイバ要素13a、13bの接続点において、出力側の方が入力側に比べて次の3つの関係のうちの少なくとも1つの関係にあればよい。(1)コア径が大きくなるが、コア開口数が同じ、(2)コア径が同じであるが、開口数が大きくなる、(3)コア径と開口数の両方とも大きくなる。   That is, at the connection point between the tapered fiber 13 and the input fiber 11 and / or the connection point between the tapered fiber elements 13a and 13b, the output side is at least of the following three relationships compared to the input side: There should be only one relationship. (1) The core diameter is increased, but the core numerical aperture is the same. (2) The core diameter is the same, but the numerical aperture is increased. (3) Both the core diameter and the numerical aperture are increased.

なお、図1では、シングルモード光ファイバ111、131および出力用ファイバ12の最外層に形成される被覆樹脂は省略してある。   In FIG. 1, the coating resin formed on the outermost layers of the single mode optical fibers 111 and 131 and the output fiber 12 is omitted.

以下、本実施の形態の光ファイバ形集光器10について詳細に説明する。光ファイバ形集光器10は、入力用ファイバ11を構成するシングルモード光ファイバ111と、テーパ部ファイバ13を構成するシングルモード光ファイバ131とを融着結合した複合ファイバ14を複数本束ねたファイバ束15を備えている。各複合ファイバ14は、コア112、132とその周囲のクラッド113,133とから構成される。テーパ部ファイバ13は、第1のテーパ部ファイバ要素13aと第2のテーパ部ファイバ要素13bと入力用ファイバ11の一端部とを融着結合して構成される。ファイバ束15のテーパ部ファイバ13側が一体化されている。入力用ファイバ11の一部とテーパ部ファイバ13とがテーパ状の縮径領域16を形成している。縮径領域16の先端部分(図1では左部分)が、出力用ファイバ12の端面と融着結合される。そのため、縮径領域16の先端部分と出力用ファイバ12の端面との結合部には融着結合部17が形成されている。図1では、説明の便宜上、出力用ファイバ12はコア122にのみ示している。   Hereinafter, the optical fiber type collector 10 of the present embodiment will be described in detail. The optical fiber concentrator 10 is a fiber in which a plurality of composite fibers 14 in which a single mode optical fiber 111 constituting an input fiber 11 and a single mode optical fiber 131 constituting a tapered fiber 13 are fusion-bonded are bundled. A bundle 15 is provided. Each composite fiber 14 includes cores 112 and 132 and surrounding clads 113 and 133. The taper fiber 13 is formed by fusion-bonding the first taper fiber element 13 a, the second taper fiber element 13 b, and one end of the input fiber 11. The tapered fiber 13 side of the fiber bundle 15 is integrated. A part of the input fiber 11 and the tapered fiber 13 form a tapered diameter-reduced region 16. The distal end portion (the left portion in FIG. 1) of the reduced diameter region 16 is fusion bonded to the end face of the output fiber 12. Therefore, a fusion bonding portion 17 is formed at the coupling portion between the distal end portion of the reduced diameter region 16 and the end face of the output fiber 12. In FIG. 1, for convenience of explanation, the output fiber 12 is shown only in the core 122.

縮径領域16のテーパ部ファイバ13を構成するシングルモード光ファイバ131のコア132は、入力用ファイバを構成するシングルモード光ファイバ111のコア112と比較して同等以上のコア径、または同等以上のコア開口数を有する。したがって、光ファイバ形集光器10のシングルモード光ファイバ111に入射されたシングルモード光は、縮径領域16でコア径が小さくなっていくために、光の閉じ込め効果が弱くなる。そのために、モードフィールド径が増加していき光はクラッド133へ発散しようとする。しかし、本実施の形態では、縮径領域16の適切な位置で、テーパ部ファイバ13は、第1のテーパ部ファイバ要素13aと第2のテーパ部ファイバ要素13bとが接続されて構成されているので、光の閉じ込め効果を復元することができる。すなわち、出力用ファイバ12に近い側に配置される第1のテーパ部ファイバ要素13aの方が、入力用ファイバ11に近い側に配置される第2のテーパ部ファイバ要素13bよりも、コアの径またはコアの開口数が大きいので、光の閉じ込め効果が得られる。したがって、縮径領域16において、光をコア132の領域内で伝搬させることが可能になる。   The core 132 of the single mode optical fiber 131 constituting the tapered fiber 13 in the reduced diameter region 16 has a core diameter equal to or larger than that of the core 112 of the single mode optical fiber 111 constituting the input fiber, or equal to or larger than that. It has a core numerical aperture. Therefore, the single mode light incident on the single mode optical fiber 111 of the optical fiber type concentrator 10 has a small core diameter in the reduced diameter region 16, so that the light confinement effect is weakened. For this reason, the mode field diameter increases and light tends to diverge into the cladding 133. However, in the present embodiment, the tapered fiber 13 is configured by connecting the first tapered fiber element 13a and the second tapered fiber element 13b at an appropriate position in the reduced diameter region 16. Therefore, the light confinement effect can be restored. That is, the diameter of the core of the first tapered fiber element 13a disposed closer to the output fiber 12 is larger than that of the second tapered fiber element 13b disposed closer to the input fiber 11. Or since the numerical aperture of a core is large, the light confinement effect is acquired. Therefore, in the reduced diameter region 16, light can be propagated within the region of the core 132.

図2(a)は、シングルモード光ファイバ111(131)から構成される複合ファイバ14に用いる光ファイバの代表的な断面図を示している。コア112(132)とクラッド113(133)は石英ガラスを用いる。クラッド113(133)の周囲には、石英ガラスを保護するために被覆樹脂114(134)が施されている。後述する単位レーザユニットの出力ファイバと接続することになるシングルモード光ファイバ111は、コア112がクラッド113に対して、光がシングルモード伝搬する条件である規格化周波数V値が、V≦2.405を満たしている。より良い条件は、シングルモード光ファイバ111の入力端(図1では右側)に接続する単位レーザユニットの出力ファイバと同じ構造(コア径、コア開口数、クラッド径等)のシングルモード光ファイバ111を使用することである。   FIG. 2A shows a typical sectional view of an optical fiber used for the composite fiber 14 composed of the single mode optical fiber 111 (131). Quartz glass is used for the core 112 (132) and the clad 113 (133). A coating resin 114 (134) is applied around the cladding 113 (133) to protect the quartz glass. A single mode optical fiber 111 to be connected to an output fiber of a unit laser unit, which will be described later, has a normalized frequency V value V ≦ 2. 405 is satisfied. The better condition is that the single mode optical fiber 111 having the same structure (core diameter, core numerical aperture, cladding diameter, etc.) as the output fiber of the unit laser unit connected to the input end (right side in FIG. 1) of the single mode optical fiber 111 is used. Is to use.

テーパ部ファイバ13は、シングルモード光ファイバ111が縮径領域16でコア112の径が縮小するのを補償するものである。そのため、縮径領域16での縮径サイズを事前に算出しておき、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバのどちらの種類でも構わないので、漏洩光にならない構造の光ファイバを適宜選択する。本実施の形態では、マルチモード光ファイバを用い、後述する縮径領域を形成する工程の後、シングルモード光しか伝搬しないシングルモード光ファイバとした。本実施の形態では、入力用ファイバ11をシングルモード光ファイバ111で構成している。しかし、上記のように、テーパ部ファイバ13でシングルモード光しか伝搬しなくなるので、本発明は、入力用ファイバ11もシングルモード光ファイバ111に限ることはない。   The tapered fiber 13 compensates for the diameter reduction of the core 112 in the reduced diameter region 16 of the single mode optical fiber 111. For this reason, the reduced diameter size in the reduced diameter region 16 is calculated in advance, and either a single mode optical fiber or a multimode optical fiber may be used. Therefore, an optical fiber having a structure that does not cause leakage light is appropriately selected. In the present embodiment, a multimode optical fiber is used, and a single mode optical fiber that propagates only a single mode light after a step of forming a reduced diameter region described later is used. In this embodiment, the input fiber 11 is composed of a single mode optical fiber 111. However, as described above, only the single mode light propagates through the tapered fiber 13, and therefore the input fiber 11 is not limited to the single mode optical fiber 111.

テーパ部ファイバ13の構造は、光閉じ込め効果を保持して光が伝搬するように、シングルモード光ファイバ111のコア112より径を同等以上大きくしたコア132を使用する。または、シングルモード光ファイバ111のコア112より開口数を同等以上大きくしたコア132(屈折率を大きくしたコア132)を使用する。クラッド133の径の制限はないが、シングルモード光ファイバ111のクラッド113の径と異なる場合、溶融延伸工程でクラッド径の小さい側の光ファイバが必要以上に大きく引き伸ばされ、逆に大きい側がほとんど延伸されないという状態になる可能性があるので注意が必要である。   The structure of the tapered fiber 13 uses a core 132 having a diameter equal to or larger than that of the core 112 of the single mode optical fiber 111 so that light propagates while maintaining the optical confinement effect. Alternatively, a core 132 (a core 132 having a higher refractive index) having a numerical aperture equal to or greater than that of the core 112 of the single mode optical fiber 111 is used. Although there is no limitation on the diameter of the clad 133, when the diameter of the clad 113 is different from that of the single mode optical fiber 111, the optical fiber on the side with the smaller clad diameter is stretched more than necessary in the melt-stretching process. Care should be taken as it may result in a state of not being done.

図2(b)は、出力用ファイバ12に用いる光ファイバの代表的な断面図を示している。コア122は石英ガラスを使用し、クラッド123は、コア122よりも屈折率の低い石英ガラス、またはコア122よりも低屈折率の光学樹脂を使用する。高出力レーザを取り扱う場合は、耐熱性を考えて、コア122の材質を純粋石英ガラス、クラッド123の材質をフッ素またはホウ素をドープして屈折率を低下させた石英ガラスを使用するのが好ましい。   FIG. 2B shows a typical cross-sectional view of an optical fiber used for the output fiber 12. The core 122 uses quartz glass, and the cladding 123 uses quartz glass having a refractive index lower than that of the core 122 or optical resin having a refractive index lower than that of the core 122. When handling a high-power laser, it is preferable to use pure silica glass as the material of the core 122 and quartz glass whose refractive index is lowered by doping fluorine or boron as the material of the cladding 123 in consideration of heat resistance.

以上のように、本実施の形態は、テーパ部ファイバ13を構成する縮径領域16の途中部分でコア132の径、またはコア132の開口数を段階的に大きくしていく構造である。そのため、シングルモードで入射された光が縮径領域16でのコア径縮小で光閉じ込め効果が減少することによる漏洩光の発生を抑制することができる。すなわち、シングルモードで光ファイバ形集光器10の入力用ファイバ11に入射された光は、縮径領域16の先端領域のファイバ束15の径が小さい場合、テーパ状の縮径領域16でシングルモード光ファイバ131のコア132の径も小さくなっているために、従来では光の閉じ込め効果が弱くなり、モードフィールド径が増加しながら(ブロードな光強度分布になりながら)クラッド133へ発散していく。しかし、本実施の形態では、テーパ部ファイバ13を構成する縮径領域16の適切な位置でコア132の径、またはコア132の開口数を段階的に大きくすることで、光の閉じ込め効果を復元し、縮径領域16の先細り部分の先端までコア132の近傍に光を伝搬させることが可能である。したがって、縮径領域16の先端部の外径を従来以上に小さくできる。また、光強度分布はそれぞれのシングルモード光ファイバ131を伝搬する光のコア132の付近に分布しているので、接続する出力用ファイバ12のコア122の径は、縮径領域16の先細り部先端でファイバ束15のクラッド133全体が含まれている必要がない。すなわち、出力用ファイバ12のコア122の径は、複数のコア132の近傍領域全てが含まれるだけの径でよくなる。   As described above, the present embodiment has a structure in which the diameter of the core 132 or the numerical aperture of the core 132 is gradually increased in the middle portion of the reduced diameter region 16 constituting the tapered fiber 13. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of leaked light due to the light confinement effect being reduced by reducing the core diameter of the light incident in the single mode in the reduced diameter region 16. That is, the light incident on the input fiber 11 of the optical fiber concentrator 10 in the single mode is single in the tapered diameter reducing region 16 when the diameter of the fiber bundle 15 in the tip region of the diameter reducing region 16 is small. Since the diameter of the core 132 of the mode optical fiber 131 is also reduced, conventionally, the light confinement effect is weakened, and the mode field diameter is increased (with a broad light intensity distribution) and diverges into the cladding 133. Go. However, in this embodiment, the confinement effect of light is restored by increasing the diameter of the core 132 or the numerical aperture of the core 132 stepwise at an appropriate position of the reduced diameter region 16 constituting the tapered fiber 13. In addition, it is possible to propagate light to the vicinity of the core 132 to the tip of the tapered portion of the reduced diameter region 16. Therefore, the outer diameter of the tip of the reduced diameter region 16 can be made smaller than before. Further, since the light intensity distribution is distributed in the vicinity of the core 132 of the light propagating through each single mode optical fiber 131, the diameter of the core 122 of the output fiber 12 to be connected is the tip of the tapered portion of the reduced diameter region 16 Thus, the entire clad 133 of the fiber bundle 15 need not be included. That is, the diameter of the core 122 of the output fiber 12 may be a diameter that includes all of the vicinity regions of the plurality of cores 132.

縮径領域16内が本実施の形態の構造を有しない場合、コア132の径が光閉じ込め効果がなくなるまで小さくなると、クラッド133へ光が漏洩し、この光はクラッド133内を伝搬する。この場合、接続する出力用ファイバ12のコア122の径は、縮径領域16の先細り部分の先端で、一体化されたファイバ束15の各々のクラッド133の全てが含まれるだけの大きさが必要である。そのため、その分コア122の径を大きくしなければならないので、光密度が低下してしまう。さらに言えば、クラッド133に伝搬する光はマルチモード伝搬になるので、伝搬開口数が増加して要求値よりもビーム品質の悪化した光が含まれる可能性がある。また、縮径領域16でクラッド133の外にも光が放射されて伝送効率が悪化する可能性がある。   When the inside of the reduced diameter region 16 does not have the structure of the present embodiment, when the diameter of the core 132 becomes small until the light confinement effect disappears, light leaks to the clad 133 and this light propagates in the clad 133. In this case, the diameter of the core 122 of the output fiber 12 to be connected needs to be large enough to include all of the clads 133 of the integrated fiber bundle 15 at the tip of the tapered portion of the reduced diameter region 16. It is. Therefore, since the diameter of the core 122 has to be increased accordingly, the light density is lowered. Furthermore, since the light propagating to the clad 133 becomes multimode propagation, there is a possibility that the propagation numerical aperture is increased and light whose beam quality is worse than the required value is included. In addition, light may be emitted outside the cladding 133 in the reduced diameter region 16 and transmission efficiency may deteriorate.

本実施の形態の光ファイバ形集光器の製造方法は、ファイバ束15を構成する複合ファイバ14を製造することから始まる。まず、図3に示すように、入力用ファイバ11を構成するシングルモード光ファイバ111と、テーパ部ファイバ13を構成するシングルモード光ファイバ131のそれぞれの端部外周の被覆樹脂114、134を除去する。この時、被覆樹脂114、134を除去する長さは、後の工程で溶融延伸することを考慮して、あらかじめ通常の光ファイバどうしを融着結合する場合の長さよりも長めにする。除去する長さが短い場合、被覆樹脂114、134が延伸装置の加熱源の熱で溶融する恐れがある。また、被覆を除去した長さは、延伸工程で必要になるので記録しておく。なお、本実施の形態では、縮径工程前に、テーパ部ファイバ13を構成する光ファイバとして、シングルモード光ファイバ131を用意したが、マルチモード光ファイバを用意してもよい。   The manufacturing method of the optical fiber type concentrator of the present embodiment starts from manufacturing the composite fiber 14 constituting the fiber bundle 15. First, as shown in FIG. 3, the coating resins 114 and 134 on the outer circumferences of the single mode optical fiber 111 constituting the input fiber 11 and the single mode optical fiber 131 constituting the tapered fiber 13 are removed. . At this time, the length for removing the coating resins 114 and 134 is set to be longer than the length in the case of fusion bonding of ordinary optical fibers in advance, in consideration of melt stretching in a later step. When the length to be removed is short, the coating resins 114 and 134 may be melted by the heat of the heating source of the stretching apparatus. In addition, the length from which the coating has been removed is recorded because it is required in the stretching process. In the present embodiment, the single mode optical fiber 131 is prepared as the optical fiber constituting the tapered fiber 13 before the diameter reducing step, but a multimode optical fiber may be prepared.

次に、市販の融着装置によって、図3に示されるように、入力用ファイバ11のシングルモード光ファイバ111とテーパ部ファイバ13のシングルモード光ファイバ131とを融着結合する。テーパ部ファイバ13を構成するシングルモード光ファイバ131は、縮径領域16の先端部の外径に合わせて必要なだけ、直列に何連でも接続してもよい。本実施の形態では、第1のテーパ部ファイバ要素13aと第2のテーパ部ファイバ要素13bの2連を直列に接続してある。以上により縮径領域16部分になる複合ファイバ14が得られ、複数の複合ファイバ14を用意することにより、光ファイバ形集光器10を製造する準備ができたことになる。   Next, as shown in FIG. 3, the single mode optical fiber 111 of the input fiber 11 and the single mode optical fiber 131 of the tapered fiber 13 are fusion-bonded by a commercially available fusion apparatus. The single mode optical fiber 131 constituting the tapered fiber 13 may be connected in series as many as necessary in accordance with the outer diameter of the tip of the reduced diameter region 16. In the present embodiment, two series of the first tapered fiber element 13a and the second tapered fiber element 13b are connected in series. The composite fiber 14 which becomes the diameter-reduced region 16 portion is obtained as described above, and by preparing a plurality of composite fibers 14, preparation for manufacturing the optical fiber concentrator 10 is completed.

次に、準備した複数の複合ファイバ14を一般の延伸装置に並列に配列する。後の工程で出力用ファイバ12と融着結合することになるので、出力用ファイバ12のコア122の径を小さくして光密度を高くすることを考慮して、複数の複合ファイバ14を束ねたファイバ束15の断面形状は、最密充填構造となるように配列させるのが望ましい。長手方向には、事前に、被覆を除去した位置と融着結合部17との距離を測定しておき、この距離をもとにしてテーパ部ファイバ13の効果が得られる位置でファイバ束15を把持する。配列完了後、バーナー等の加熱源で配列済みのファイバ束15を溶融一体化して、軟化した部分を延伸する。延伸によってファイバ束15は外径が縮小して、図3の拡大図に示されるように、長手方向に縮径領域16を有するファイバ束15が得られる。なお、図3では、1本の複合ファイバ14について示しているが、模式的にはファイバ束15も同様の構成になる。   Next, the prepared multiple composite fibers 14 are arranged in parallel in a general drawing apparatus. A plurality of composite fibers 14 are bundled in consideration of increasing the optical density by reducing the diameter of the core 122 of the output fiber 12 because it will be fusion-bonded to the output fiber 12 in a later step. The cross-sectional shape of the fiber bundle 15 is desirably arranged so as to form a close-packed structure. In the longitudinal direction, the distance between the position where the coating is removed and the fusion bonding portion 17 is measured in advance, and the fiber bundle 15 is placed at a position where the effect of the tapered fiber 13 can be obtained based on this distance. Hold it. After the arrangement is completed, the arranged fiber bundles 15 are fused and integrated with a heating source such as a burner, and the softened portion is stretched. By stretching, the outer diameter of the fiber bundle 15 is reduced, and as shown in the enlarged view of FIG. 3, a fiber bundle 15 having a reduced diameter region 16 in the longitudinal direction is obtained. In FIG. 3, only one composite fiber 14 is shown, but the fiber bundle 15 has the same configuration.

延伸終了後は、一体化したファイバ束15の最小断面積の部分に切り傷をつけ、張力を付加して分割する。これにより、一端がテーパ状に縮径しているファイバ束15が2個できる。このようにして、入力用ファイバ11を構成するシングルモード光ファイバ111とテーパ部ファイバ13を構成するシングルモード光ファイバ131とから構成されるファイバ束15が得られる。   After the drawing is finished, the portion of the minimum cross-sectional area of the integrated fiber bundle 15 is cut and divided by applying a tension. As a result, two fiber bundles 15 having one end reduced in a tapered shape can be formed. In this way, a fiber bundle 15 composed of the single mode optical fiber 111 constituting the input fiber 11 and the single mode optical fiber 131 constituting the tapered fiber 13 is obtained.

次に、上記のようにして得られたファイバ束15を、出力用ファイバ12と融着結合部17を介して結合する。図4は、出力用ファイバ12のコア径122a、122bを説明する図であり、ファイバ束15の端面を示す図である。図4において、ファイバ束15は、7本のシングルモード光ファイバ131が束ねられており、これによりテーパ部ファイバ13が構成されている。テーパ部ファイバ13を構成するシングルモード光ファイバ131は、コア132とクラッド133とから構成される。ファイバ束15の端面と出力用ファイバ12の端面とを結合したときの出力用ファイバ12のコア径は、図4の点線122aに示されるように、ファイバ束15の各コア132付近の光強度の高い領域が全て含まれるようにすればよい。すなわち、ファイバ束15の各コア132の近傍に光が伝搬している場合の、出力用ファイバ12に必要なコア122の径は、点線122aに示す部分である。これは、ファイバ束15の各クラッド133の全体を含めた場合の径よりも一回り小さい径であり、この大きさで十分である。すなわち、二点鎖線122bで示す、ファイバ束15の各クラッド133にも光が伝搬している場合の、出力用ファイバ12に必要なコア122の径よりも一回り小さい。なお、本来、縮径領域16は、ガラスが溶融して表面張力よって隙間が埋まるので、光ファイバ単体の断面形状は円形から少し変形した状態になっている。   Next, the fiber bundle 15 obtained as described above is coupled to the output fiber 12 via the fusion coupling portion 17. FIG. 4 is a view for explaining the core diameters 122 a and 122 b of the output fiber 12, and is a view showing an end face of the fiber bundle 15. In FIG. 4, seven single mode optical fibers 131 are bundled in the fiber bundle 15, and thereby the tapered fiber 13 is configured. The single mode optical fiber 131 that forms the tapered fiber 13 includes a core 132 and a clad 133. The core diameter of the output fiber 12 when the end face of the fiber bundle 15 and the end face of the output fiber 12 are coupled is the light intensity around each core 132 of the fiber bundle 15 as indicated by the dotted line 122a in FIG. All the high regions should be included. That is, the diameter of the core 122 required for the output fiber 12 when light propagates in the vicinity of each core 132 of the fiber bundle 15 is a portion indicated by a dotted line 122a. This is a diameter that is slightly smaller than the diameter when the entire clad 133 of the fiber bundle 15 is included, and this size is sufficient. That is, it is slightly smaller than the diameter of the core 122 required for the output fiber 12 when the light is also propagated to each clad 133 of the fiber bundle 15 as indicated by a two-dot chain line 122b. Note that the reduced diameter region 16 is originally in a state where the glass is melted and the gap is filled with the surface tension, so that the cross-sectional shape of the single optical fiber is slightly deformed from a circular shape.

今、計算の便宜上、光ファイバ単体が円形断面を保っているとして、例えば先細り部先端でのコア伝搬光のモードフィールド径をφAμm、クラッド径をφBμmとし、シングルモード光ファイバ131を7本束ねている状態とする。この場合、必要となる出力用ファイバ12のコア122の径から算出される断面積比は次のようになる。
[漏洩光なし]:[漏洩光あり]=[π(2B+A)/4]:[π(3B)/4]
For convenience of calculation, assuming that the single optical fiber has a circular cross section, for example, the mode field diameter of the core propagation light at the tip of the tapered portion is φA μm, the clad diameter is φB μm, and seven single mode optical fibers 131 are bundled. State. In this case, the cross-sectional area ratio calculated from the required diameter of the core 122 of the output fiber 12 is as follows.
[No leakage light]: [There leakage light] = [π (2B + A ) 2/4]: [π (3B) 2/4]

シングルモード光ファイバ131のクラッド133へ漏洩する場合と比較して、出力用ファイバ12のコア122の径を小さくすることで、伝搬する光密度をおよそ(3B)/(2B+A)倍高くすることが可能である。 Compared with the case of leaking to the clad 133 of the single mode optical fiber 131, the diameter of the core 122 of the output fiber 12 is reduced to increase the propagating light density by about (3B) 2 / (2B + A) 2 times. It is possible.

以上のようにして、ファイバ束15と出力用ファイバ12とが結合された光ファイバ形集光器10が得られる。   As described above, the optical fiber type collector 10 in which the fiber bundle 15 and the output fiber 12 are coupled is obtained.

最後に、この光ファイバ形集光器10の被覆を除去した部分の機械的強度を上げるために、固定治具を用いて外周に被覆樹脂を形成する。図5(a)、(b)は、本実施の形態の光ファイバ形集光器10の固定方法の一例を説明するための固定治具の横断面図および縦断面図である。図5(a)、(b)に示すように、溝21を有する固定治具22に、上記のようにして得られた光ファイバ形集光器10をセットして、被覆を除去した部分全体に低屈折率の被覆樹脂23を塗布し、硬化させる。これによって、光ファイバ形集光器10が固定治具22に安定に固定される。   Finally, in order to increase the mechanical strength of the portion where the coating of the optical fiber type collector 10 is removed, a coating resin is formed on the outer periphery using a fixing jig. FIGS. 5A and 5B are a transverse sectional view and a longitudinal sectional view of a fixing jig for explaining an example of a fixing method of the optical fiber concentrator 10 of the present embodiment. As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the optical fiber concentrator 10 obtained as described above is set in the fixing jig 22 having the groove 21, and the entire portion is removed from the coating. A coating resin 23 having a low refractive index is applied to the substrate and cured. As a result, the optical fiber concentrator 10 is stably fixed to the fixing jig 22.

また、その後、図5(a)、(b)に示すように、固定治具22に固定した光ファイバ形集光器10を、さらに金属製の筒24等に挿入して筒24の両端部分を、シングルモード光ファイバ131、出力用ファイバ12と共にさらに樹脂25で覆い、筒24の内部を密閉した構造にしてもよい。これによって、光ファイバ形集光器10が固定治具22により安定に固定される。   After that, as shown in FIGS. 5A and 5B, the optical fiber concentrator 10 fixed to the fixing jig 22 is further inserted into a metal cylinder 24 or the like, and both end portions of the cylinder 24 are inserted. May be covered with a resin 25 together with the single mode optical fiber 131 and the output fiber 12, and the inside of the tube 24 may be sealed. As a result, the optical fiber concentrator 10 is stably fixed by the fixing jig 22.

さらに別の固定方法として、図6(a)、(b)に示すように、光ファイバ形集光器10の被覆を除去した部分には被覆樹脂を塗布せず、ガラス部分がむき出しの状態にしておき、シングルモード光ファイバ131のファイバ束15、出力用ファイバ12の被覆部分の各1点のみを被覆樹脂23で固定治具22に固定する方法もある。この場合も、図6(a)、(b)に示すように、金属製の筒24等を用いて、筒24の内部を密閉した構造にしてもよい。   As another fixing method, as shown in FIGS. 6A and 6B, the coating resin is not applied to the portion where the coating of the optical fiber concentrator 10 is removed, and the glass portion is exposed. There is also a method in which only one point each of the fiber bundle 15 of the single mode optical fiber 131 and the covering portion of the output fiber 12 is fixed to the fixing jig 22 with the coating resin 23. Also in this case, as shown in FIGS. 6A and 6B, a structure in which the inside of the cylinder 24 is sealed using a metal cylinder 24 or the like may be used.

図7は、本発明のレーザ装置の一実施の形態を示す構成図である。上記のようにして製造した光ファイバ形集光器10は、図7に示されるようにレーザ装置40に装着される。図7において、光ファイバ形集光器10の入力用ファイバ11を構成するシングルモード光ファイバ111(図7では3本のみを示している)は、それぞれ、レーザ光源となるシングルモード出力の3個の単位レーザユニット41に接続する。それぞれのシングルモード光ファイバ111は、単位レーザユニット41に備えられた出力ファイバ411と融着結合部412で接続される。光ファイバ形集光器10の出力用ファイバ12は、伝送用ファイバ42と、融着結合部422で接続する。これにより、各単位レーザユニット41から発せられたレーザ光は、光ファイバ形集光器10を介して1つの伝送用ファイバ42へと集光される。伝送用ファイバ42の出力端には、高密度、高出力な特徴を活かして、例えば、溶接ヘッド43等に接続し、ワーク44を溶接するのに使用することができる。図7では、3個の単位レーザユニット41により1個のレーザユニット413を構成しているが、レーザユニット413は任意のN個の単位レーザユニット41から構成される。   FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the laser apparatus of the present invention. The optical fiber type concentrator 10 manufactured as described above is attached to the laser device 40 as shown in FIG. In FIG. 7, the single mode optical fiber 111 (only three are shown in FIG. 7) constituting the input fiber 11 of the optical fiber type collector 10 has three single mode outputs each serving as a laser light source. The unit laser unit 41 is connected. Each single mode optical fiber 111 is connected to an output fiber 411 provided in the unit laser unit 41 by a fusion bonding part 412. The output fiber 12 of the optical fiber concentrator 10 is connected to the transmission fiber 42 by a fusion-bonding portion 422. As a result, the laser light emitted from each unit laser unit 41 is condensed onto one transmission fiber 42 via the optical fiber concentrator 10. The output end of the transmission fiber 42 can be used, for example, to connect to the welding head 43 or the like and weld the workpiece 44 by utilizing the high density and high output characteristics. In FIG. 7, one laser unit 413 is composed of three unit laser units 41, but the laser unit 413 is composed of arbitrary N unit laser units 41.

各単位レーザユニット41は同一仕様でなくてもよい。例えば、波長1.06μmの光に加えて波長0.97μm、0.64μm等の光を同時に出射する構成にしてもよい。この場合、図8に示すように、ファイバ束15に使用する、入力用ファイバ11を構成するシングルモード光ファイバ111およびテーパ部ファイバ13を構成するシングルモード光ファイバ131を、それぞれの波長の伝搬特性に合致したものを組み込んでおく。また、ファイバ束15の縮径領域16の先端をさらに極細に延伸してコア間隔を接近させた場合、光増幅器で使用されている光ファイバカプラのようにコア間で光の乗り移り現象が発生しやすくなる。これを利用して、ファイバ束15の配列の外側から中心に向かって光閉じ込め効果の強い光ファイバを配置し、ファイバ束15の中心の光強度分布が高くなる構成にしてもよい。   Each unit laser unit 41 may not have the same specification. For example, in addition to light having a wavelength of 1.06 μm, light having a wavelength of 0.97 μm, 0.64 μm, etc. may be emitted simultaneously. In this case, as shown in FIG. 8, the single-mode optical fiber 111 constituting the input fiber 11 and the single-mode optical fiber 131 constituting the tapered fiber 13 used for the fiber bundle 15 are propagated at their respective wavelengths. Incorporate what matches. In addition, when the tip of the diameter-reduced region 16 of the fiber bundle 15 is further extended to make the core interval closer, a light transfer phenomenon occurs between the cores as in an optical fiber coupler used in an optical amplifier. It becomes easy. By utilizing this, an optical fiber having a strong light confinement effect may be arranged from the outside of the array of the fiber bundle 15 toward the center, and the light intensity distribution at the center of the fiber bundle 15 may be increased.

すなわち、入力用ファイバ11は、異なる径のコア112を有する複数のシングルモード光ファイバ111の束から構成され、テーパ部ファイバ13は、異なる径のコア132を有する複数の他のシングルモード光ファイバ131の束から構成されてもよい。この場合、コア112とコア132の径の関係を、コア112とコア132の開口数の関係としても同じ効果が得られる。すなわち、入力用ファイバ11は、異なる開口数のコア112を有する複数のシングルモード光ファイバ111の束から構成され、テーパ部ファイバ13は、異なる開口数のコア132を有する複数の他のシングルモード光ファイバ131の束から構成されてもよい。   That is, the input fiber 11 is composed of a bundle of a plurality of single mode optical fibers 111 having cores 112 having different diameters, and the tapered fiber 13 is a plurality of other single mode optical fibers 131 having cores 132 having different diameters. You may be comprised from a bundle of. In this case, the same effect can be obtained even if the relationship between the diameters of the core 112 and the core 132 is the relationship between the numerical apertures of the core 112 and the core 132. That is, the input fiber 11 is composed of a bundle of a plurality of single mode optical fibers 111 having cores 112 with different numerical apertures, and the tapered fiber 13 is a plurality of other single mode lights having cores 132 with different numerical apertures. It may be composed of a bundle of fibers 131.

図8では、シングルモード光ファイバ111a(131a)のコア112a(132a)の径と、シングルモード光ファイバ111b(131b)のコア112b(132b)の径と、シングルモード光ファイバ111c(131c)のコア112c(132c)の径とはそれぞれ異なっている。   In FIG. 8, the diameter of the core 112a (132a) of the single mode optical fiber 111a (131a), the diameter of the core 112b (132b) of the single mode optical fiber 111b (131b), and the core of the single mode optical fiber 111c (131c). The diameter of 112c (132c) is different from each other.

さらに、入力用ファイバ11を構成する複数のシングルモード光ファイバ111のコア112の径、およびテーパ部ファイバ13を構成する複数の他のシングルモード光ファイバ131のコア132の径は、中心側の方が外側よりも大きい構成であってもよい。この場合も、コア112とコア132の径の関係を、コア112とコア132の開口数の関係としても同じ効果が得られる。すなわち、入力用ファイバ11を構成する複数のシングルモード光ファイバ111のコア112の開口数、およびテーパ部ファイバ13を構成する複数の他のシングルモード光ファイバ131のコア132の開口数は、中心側の方が外側よりも大きい構成であってもよい。   Further, the diameter of the core 112 of the plurality of single mode optical fibers 111 constituting the input fiber 11 and the diameter of the core 132 of the plurality of other single mode optical fibers 131 constituting the taper portion fiber 13 are May be larger than the outside. Also in this case, the same effect can be obtained by using the relationship between the diameters of the core 112 and the core 132 as the relationship between the numerical apertures of the core 112 and the core 132. That is, the numerical apertures of the cores 112 of the plurality of single mode optical fibers 111 constituting the input fiber 11 and the numerical apertures of the cores 132 of the plurality of other single mode optical fibers 131 constituting the tapered fiber 13 are the center side. The configuration may be larger than the outside.

図8では、最外周に配置されるシングルモード光ファイバ111a(131a)のコア112a(132a)の径よりも、中間に配置されるシングルモード光ファイバ111b(131b)のコア112b(132b)の径の方が大きい。さらに、中間に配置されるシングルモード光ファイバ111b(131b)のコア112b(132b)の径よりも、一番中心に配置されるシングルモード光ファイバ111c(131c)のコア112c(132c)の径の方が大きい。   In FIG. 8, the diameter of the core 112b (132b) of the single mode optical fiber 111b (131b) disposed in the middle is larger than the diameter of the core 112a (132a) of the single mode optical fiber 111a (131a) disposed at the outermost periphery. Is bigger. Furthermore, the diameter of the core 112c (132c) of the single mode optical fiber 111c (131c) arranged at the center is larger than the diameter of the core 112b (132b) of the single mode optical fiber 111b (131b) arranged in the middle. Is bigger.

本実施の形態の具体例を以下に説明するが、以下の具体例は本発明の単なる例示にすぎず、本発明を限定するものではない。   Although the specific example of this Embodiment is demonstrated below, the following specific example is only a mere illustration of this invention, and does not limit this invention.

図1に示す光ファイバ形集光器10を製作する際に使用した光ファイバは以下のとおりである。
入力用ファイバ11を構成するシングルモード光ファイバ111:コア径φ4μm、クラッド径φ125μm、コア開口数0.12
テーパ部ファイバ13を構成するシングルモード光ファイバ131:コア径φ9μm、クラッド径φ125μm、コア開口数0.13
出力用ファイバ12:コア径φ100μm、クラッド材質:低屈折率樹脂、コア開口数0.46
The optical fibers used when manufacturing the optical fiber concentrator 10 shown in FIG. 1 are as follows.
Single mode optical fiber 111 constituting input fiber 11: core diameter φ4 μm, clad diameter φ125 μm, core numerical aperture 0.12
Single mode optical fiber 131 constituting tapered fiber 13: core diameter φ9 μm, clad diameter φ125 μm, core numerical aperture 0.13
Output fiber 12: core diameter φ100 μm, cladding material: low refractive index resin, core numerical aperture 0.46

まず、入力用ファイバ11を構成するシングルモード光ファイバ111とテーパ部ファイバ13を構成するシングルモード光ファイバ131を融着結合して6本の複合ファイバ14を作製した。また、1本だけのシングルモード光ファイバ111のみからなる光ファイバを準備した。これら7本の光ファイバで最密充填配列(中心の1本の光ファイバを囲むように6本の複合ファイバ14を配列)になるように束ねて、ヒータで溶融させて一体化した。その後、単体でのシングルモード光ファイバ111の最小クラッド径がφ125μmから約φ30μmになるまで延伸した。そして、ファイバ束15の最小部で2つに分割した後、出力用ファイバ12に融着結合した。その後、被覆を除去している部分にガラスよりも低屈折率の被覆樹脂を再塗布してガラス部を保護し、光ファイバ形集光器10を完成した。   First, the single-mode optical fiber 111 constituting the input fiber 11 and the single-mode optical fiber 131 constituting the tapered fiber 13 were fusion-bonded to produce six composite fibers 14. In addition, an optical fiber composed of only one single mode optical fiber 111 was prepared. These seven optical fibers were bundled so as to form a close-packed arrangement (six composite fibers 14 were arranged so as to surround one optical fiber in the center), and were fused and integrated by a heater. Thereafter, the single-mode optical fiber 111 as a single unit was stretched until the minimum cladding diameter was from φ125 μm to about φ30 μm. After the fiber bundle 15 was split into two at the minimum portion, it was fusion-bonded to the output fiber 12. Thereafter, a coating resin having a refractive index lower than that of glass was applied again to the portion where the coating was removed to protect the glass portion, and the optical fiber type collector 10 was completed.

検証のため、レーザ光源を光ファイバ形集光器10に接続して出力光の状態を観測した(この測定は出力用ファイバ12を融着結合する前に実施した)。レーザ光源は、発振波長1.06μm、出力10mWである。テーパ部ファイバ13を溶着した入力用ファイバ11とテーパ部ファイバ13を溶着していない入力用ファイバ11のそれぞれの一端にレーザ光を入射して、他端から出射されるレーザ光の形状を観測した。この観測は出力用ファイバ12を融着結合する前に測定している。   For verification, a laser light source was connected to the optical fiber concentrator 10 and the state of the output light was observed (this measurement was performed before the output fiber 12 was fusion-bonded). The laser light source has an oscillation wavelength of 1.06 μm and an output of 10 mW. Laser light was incident on one end of each of the input fiber 11 welded with the tapered fiber 13 and the input fiber 11 not welded with the tapered fiber 13, and the shape of the laser light emitted from the other end was observed. . This observation is performed before the output fiber 12 is fusion-bonded.

図9(a)は、本実施の形態におけるテーパ部ファイバ13の先端部から出射されるレーザ光の形状を示している。図9(b)は、テーパ部ファイバ13を融着していない入力用ファイバ11の先端部から出射されるレーザ光の形状を示している。いずれの場合も、出射されたレーザ光は、図9(a)、(b)に示すようにコア近傍に分布している。しかし、テーパ部ファイバ13を融着した場合は、融着していない場合と比較してモードフィールド径が小さくなっており、光強度分布がブロード形状になっていない。この結果から、テーパ部ファイバ13を融着している場合の出力用ファイバ12のコア122に必要な断面積は、テーパ部ファイバ13を融着していない場合の断面積と比較して、約1.3倍小さくできることが確認された。また、出力用ファイバ12を結合した状態で、それぞれの出力値を確認したところ、同等の出力が得られた。   FIG. 9A shows the shape of the laser beam emitted from the tip of the tapered fiber 13 in the present embodiment. FIG. 9B shows the shape of the laser light emitted from the tip of the input fiber 11 where the tapered fiber 13 is not fused. In either case, the emitted laser light is distributed in the vicinity of the core as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). However, when the tapered fiber 13 is fused, the mode field diameter is smaller than when it is not fused, and the light intensity distribution is not broad. From this result, the cross-sectional area required for the core 122 of the output fiber 12 when the tapered fiber 13 is fused is approximately equal to the cross-sectional area when the tapered fiber 13 is not fused. It was confirmed that it can be made 1.3 times smaller. Further, when the respective output values were confirmed with the output fiber 12 coupled, the same output was obtained.

以上説明したように、本発明の光ファイバ形集光器は、複数のシングルモード光ファイバの束からなる、一端をテーパ形状に縮径した入力用ファイバと、1つのコアを有する光ファイバからなる出力用ファイバと、入力用ファイバの一端と出力用ファイバとの間に設けられた、複数の他の光ファイバの束からなるテーパ形状ファイバとを備え、テーパ形状ファイバを構成する他の光ファイバの数は、入力用ファイバを構成するシングルモード光ファイバの数と同じであり、テーパ形状ファイバを構成する複数の他の光ファイバのそれぞれのコアの径またはコアの開口数は、入力用ファイバを構成する複数のシングルモード光ファイバのそれぞれのコアの径またはコアの開口数よりも大きい構成を有する。   As described above, the optical fiber concentrator of the present invention is composed of an input fiber composed of a bundle of a plurality of single mode optical fibers, one end of which is reduced in taper shape, and an optical fiber having one core. An output fiber, and a tapered fiber formed of a bundle of a plurality of other optical fibers provided between one end of the input fiber and the output fiber, and the other optical fibers constituting the tapered fiber The number is the same as the number of single-mode optical fibers that make up the input fiber, and the core diameter or core numerical aperture of each of the other optical fibers that make up the tapered fiber forms the input fiber. Each of the plurality of single mode optical fibers has a configuration larger than the diameter of the core or the numerical aperture of the core.

このような構成により、光を集光するためのテーパ部ファイバでのレーザ光の漏れを抑制できる。このことから、ファイバ束先端部の外径を今まで以上に小さくでき、かつ出力用ファイバのコア径も小さくできる。したがって、光密度の向上、ビーム品質劣化の抑制が可能である。また、複雑なコア構造のファイバを製作する必要がなく、市販のファイバを使用することも可能である。   With such a configuration, it is possible to suppress the leakage of laser light through the tapered fiber for condensing light. From this, the outer diameter of the fiber bundle tip can be made smaller than before, and the core diameter of the output fiber can be made smaller. Therefore, it is possible to improve the light density and suppress the deterioration of the beam quality. Further, it is not necessary to manufacture a fiber having a complicated core structure, and a commercially available fiber can also be used.

また本発明においては、テーパ部ファイバは、複数の他の光ファイバの束からなる複数のテーパ部ファイバ要素が結合されて構成され、テーパ部ファイバ要素を構成する複数の他の光ファイバのそれぞれのコアの径またはコアの開口数は、出力用ファイバに近い側に設けられたテーパ部ファイバ要素の方が入力用ファイバに近い側に設けられたテーパ部ファイバ要素よりも大きい構成を有する。   In the present invention, the tapered fiber is configured by combining a plurality of tapered fiber elements each composed of a bundle of a plurality of other optical fibers, and each of the plurality of other optical fibers constituting the tapered fiber element. The diameter of the core or the numerical aperture of the core has a configuration in which the tapered fiber element provided on the side close to the output fiber is larger than the tapered fiber element provided on the side close to the input fiber.

このような構成により、テーパ部ファイバでのレーザ光の漏れをさらに抑制できる。このことから、ファイバ束先端部の外径をさらに小さくでき、かつ出力用ファイバのコア径もさらに小さくできる。したがって、光密度のさらなる向上、ビーム品質劣化のさらなる抑制が可能である。   With such a configuration, it is possible to further suppress the leakage of laser light through the tapered fiber. From this, the outer diameter of the fiber bundle tip can be further reduced, and the core diameter of the output fiber can be further reduced. Therefore, it is possible to further improve the light density and further suppress the beam quality deterioration.

また本発明においては、入力用ファイバは、異なる径のコアまたは異なる開口数のコアを有する複数の光ファイバの束から構成され、テーパ部ファイバは、異なる径のコアまたは異なる開口数のコアを有する複数の他の光ファイバの束から構成されている。   In the present invention, the input fiber is composed of a bundle of a plurality of optical fibers each having a core having a different diameter or a core having a different numerical aperture, and the tapered fiber has a core having a different diameter or a core having a different numerical aperture. It is composed of a bundle of a plurality of other optical fibers.

このような構成により、異なる波長の光を出射する複数の単位レーザユニットのそれぞれの波長の伝搬特性に合致した、複数の光ファイバにより入力用ファイバを構成することができる。したがって、異なる波長の光を出射する複数の単位レーザユニットを、波長の伝搬特性に合致した複数の光ファイバのそれぞれに接続することにより、波長の異なる複数の光を、効率よく伝搬することができる。   With such a configuration, an input fiber can be configured with a plurality of optical fibers that match the propagation characteristics of the wavelengths of the plurality of unit laser units that emit light of different wavelengths. Therefore, by connecting a plurality of unit laser units that emit light of different wavelengths to a plurality of optical fibers that match the propagation characteristics of the wavelengths, it is possible to efficiently propagate a plurality of lights having different wavelengths. .

また本発明においては、入力用ファイバを構成する複数の光ファイバのコアの径またはコアの開口数、およびテーパ形状ファイバを構成する複数の他の光ファイバのコアの径またはコアの開口数は、中心側の方が外側よりも大きい構成を備える。   In the present invention, the core diameter or core numerical aperture of the plurality of optical fibers constituting the input fiber, and the core diameter or core numerical aperture of the other optical fibers constituting the tapered fiber are: The center side has a larger configuration than the outside.

このような構成により、テーパ部ファイバの先端をさらに極細に延伸してコア間隔を接近させた場合、コア間で光の乗り移り現象を利用して、テーパ部ファイバの中心側の光ファイバを伝搬する光強度分布が高くなるので、伝搬する光を、効率よく出力用ファイバに伝搬することができる。   With such a configuration, when the tip of the taper portion fiber is further extended to approach the core interval, light is transferred between the cores and propagates through the optical fiber on the center side of the taper portion fiber. Since the light intensity distribution becomes high, the propagating light can be efficiently propagated to the output fiber.

さらに、本発明は、上記いずれかの光ファイバ形集光器を備えたレーザ装置である。   Furthermore, the present invention is a laser device including any one of the above optical fiber concentrators.

このような構成によれば、シングルモードでレーザ光源から出射された光を効率よく集光して出力用ファイバに伝搬するので、高光密度、高ビーム品質のレーザ装置を提供できる。   According to such a configuration, the light emitted from the laser light source in the single mode is efficiently condensed and propagated to the output fiber, so that it is possible to provide a laser device with high light density and high beam quality.

本発明の光ファイバ形集光器は、高い光密度で光を1つの光ファイバに集光することができ、またビーム品質の劣化を抑制できるので、高出力、高ビーム品質なレーザ装置に有用である。   The optical fiber type concentrator of the present invention is capable of condensing light on a single optical fiber at a high light density, and can suppress deterioration in beam quality, so that it is useful for a laser device with high output and high beam quality. It is.

10 光ファイバ形集光器
11 入力用ファイバ
12 出力用ファイバ
13 テーパ部ファイバ
13a、13b テーパ部ファイバ要素
14 複合ファイバ
15 ファイバ束
16 縮径領域
17、412、422 融着結合部
21 溝
22 固定治具
23、114、134 被覆樹脂
24 筒
25 樹脂
40 レーザ装置
41 単位レーザユニット
42 伝送用ファイバ
43 溶接ヘッド
44 ワーク
111、111a、111b、111c、131、131a、131b、131c シングルモード光ファイバ
112、112a、112b、112c、122、132、132a、132b、132c コア
113、123、133 クラッド
122a、122b コア径
411 出力ファイバ
413 レーザユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical fiber type collector 11 Input fiber 12 Output fiber 13 Tapered fiber 13a, 13b Tapered fiber element 14 Composite fiber 15 Fiber bundle 16 Reduced diameter region 17, 412, 422 Fusion joint 21 Groove 22 Fixed treatment Tool 23, 114, 134 Coating resin 24 Tube 25 Resin 40 Laser device 41 Unit laser unit 42 Transmission fiber 43 Welding head 44 Workpiece 111, 111a, 111b, 111c, 131, 131a, 131b, 131c Single mode optical fiber 112, 112a , 112b, 112c, 122, 132, 132a, 132b, 132c Core 113, 123, 133 Clad 122a, 122b Core diameter 411 Output fiber 413 Laser unit

Claims (5)

複数の光ファイバの束からなる、一端をテーパ形状に縮径した入力用ファイバと、1つのコアを有する光ファイバからなる出力用ファイバと、前記入力用ファイバの一端と前記出力用ファイバとの間に設けられ、前記入力用ファイバ側よりも前記出力用ファイバ側の方がより縮径された、複数の他の光ファイバの束からなるテーパ部ファイバとを備え、前記テーパ部ファイバを構成する前記他の光ファイバの数は、前記入力用ファイバを構成する前記光ファイバの数と同じであり、前記テーパ部ファイバを構成する前記複数の他の光ファイバのそれぞれのコアの径またはコアの開口数は、前記入力用ファイバを構成する前記複数の光ファイバのそれぞれのコアの径またはコアの開口数より大きい光ファイバ形集光器。 An input fiber composed of a bundle of a plurality of optical fibers, one end of which is reduced in taper shape, an output fiber composed of an optical fiber having one core, and between one end of the input fiber and the output fiber A taper portion fiber formed of a bundle of a plurality of other optical fibers, the diameter of the output fiber side of which is smaller than that of the input fiber side, and constituting the taper portion fiber. The number of the other optical fibers is the same as the number of the optical fibers constituting the input fiber, and the diameter or the numerical aperture of the core of each of the plurality of other optical fibers constituting the tapered fiber. Is an optical fiber type concentrator that is larger than the core diameter or the numerical aperture of each of the plurality of optical fibers constituting the input fiber. 前記テーパ部ファイバは、前記複数の他の光ファイバの束からなる複数のテーパ部ファイバ要素が結合されて構成され、前記テーパ部ファイバ要素を構成する前記複数の他の光ファイバのそれぞれのコアの径またはコアの開口数は、前記出力用ファイバに近い側に設けられた前記テーパ部ファイバ要素の方が前記入力用ファイバに近い側に設けられた前記テーパ部ファイバ要素よりも大きい請求項1に記載の光ファイバ形集光器。 The taper portion fiber is configured by combining a plurality of taper portion fiber elements including a bundle of the plurality of other optical fibers, and each of the cores of the plurality of other optical fibers constituting the taper portion fiber element. The diameter or the numerical aperture of the core is larger in the tapered fiber element provided on the side closer to the output fiber than in the tapered fiber element provided on the side closer to the input fiber. The optical fiber type concentrator described. 前記入力用ファイバは、異なる径のコアまたは異なる開口数のコアを有する複数の前記光ファイバの束から構成され、前記テーパ部ファイバは、異なる径のコアまたは異なる開口数のコアを有する複数の前記他の光ファイバの束から構成されている請求項1に記載の光ファイバ形集光器。 The input fiber is composed of a bundle of a plurality of optical fibers having cores with different diameters or cores with different numerical apertures, and the tapered fiber has a plurality of cores with different diameters or cores with different numerical apertures. 2. The optical fiber type concentrator according to claim 1, wherein the optical fiber type concentrator is composed of a bundle of other optical fibers. 前記入力用ファイバを構成する前記複数の光ファイバのコアの径またはコアの開口数、および前記テーパ部ファイバを構成する前記複数の他の光ファイバのコアの径またはコアの開口数は、中心側の方が外側より大きい請求項3に記載の光ファイバ形集光器。 The core diameter or the numerical aperture of the plurality of optical fibers constituting the input fiber, and the core diameter or the numerical aperture of the plurality of other optical fibers constituting the tapered portion fiber are the center side. The optical fiber type concentrator according to claim 3, wherein is larger than the outside. 請求項1から4のいずれか1項に記載の光ファイバ形集光器を備えたレーザ装置。 A laser apparatus comprising the optical fiber type concentrator according to any one of claims 1 to 4.
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