JP2016510135A - 低モード高パワーファイバ結合器 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、この出願と同時に米国特許庁に出願された米国仮出願に関連しており、その全体が参照によって本明細書に完全に組み込まれている。
(1)出力ビームの品質を下げることなく、入力ファイバをともに確実に固定する。
(2)前方および後方の伝搬光のパワー損失を効率的に分散し利用する。
(3)熱誘導変形の結果としての環境的な不純物からファイバを保護する。
16 SM出力ファイバ
18 SM-LM結合器
19 下流端部ファイバ
20 パッシブマルチモード(「MM」)結合器出力ファイバ
21 ワークピース
22 接合領域
23 システムファイバ
24 ハウジング
25 伝送ファイバ
26 上流ゾーン
28 中間ゾーン
30 下流ゾーン
34 内部クラッド
36 外部コーティング
38 レイヤ
39 重合体レイヤ
40 レイヤ
42 クラッド
44 コア
44' コア
46 保護レイヤ
70 接合部領域
72 接合部
74 ストリップされた領域
76 ストリップされた領域
77 ハウジング
78 保護重合体レイヤ
80 システムアブソーバ
84 コア
88 クラッド
90 MMパッシブファイバ
92 高分子
94 高分子
96 下流面
98 上流面
100 センサ
102 センサ
104 フォトダイオード
106 センサ
Claims (18)
- 低モード(「LM」)高パワー結合器であって、
それぞれのシングルモード(「SM」)出力をガイドする複数のSMパッシブファイバであって、端部ファイバへ向けて細くなるテーパを規定するようにともに束ねられ、前記端部ファイバは、結合されたLM信号光を伝搬方向へガイドするコアと、少なくとも1つのクラッドとを有する、複数のSMパッシブファイバと、
接合部を規定するために、前記端部ファイバに突き出されたマルチモード結合器出力ファイバであって、前記LM信号光をガイドするコアを囲むクラッドを有し、前記LM信号光は、入射光を部分的に反射するワークピースに入射し、これによって、前記反射された光の一部が、前記反射された光を反伝搬方向にガイドする前記マルチモード結合器出力ファイバのコアに結合されるようになる、マルチモード結合器出力ファイバと、
前記端部ファイバを囲み、前記マルチモード結合器出力ファイバの一部に延びているクラッドモードアブソーバ(「CMA」)と、
を備え、
前記クラッドモードアブソーバは、
前記端部ファイバに沿って延び、前記接合部から離れた上流において終端する上流ゾーンであって、前記マルチモード結合器出力ファイバのコアへ結合され、前記端部ファイバのクラッドへ、前記接合部を介して漏出した、前記反射した光の一部をストリップするように構成された上流ゾーンと、
前記接合部と、前記接合部に接する端部ファイバおよびマルチモード結合器出力ファイバそれぞれの領域に延びている中間ゾーンであって、前記マルチモード結合器出力ファイバのクラッドへ漏出したLM信号光の一部の離脱を阻止するように構成された中間ゾーンと、
前記マルチモード結合器出力ファイバに延びており、その下流端部から離れて終端する下流ゾーンであって、前記クラッドに沿ってガイドされた前記LM信号光の低開口数(「NA」)光線を散乱するように構成された下流ゾーンとで構成される、LM高パワー結合器。 - 前記CMAは、前記上流ゾーンに沿った前記端部ファイバのクラッドの屈折率よりも高い第1の屈折率と、
前記接合部に接し、前記中間ゾーンを規定しているそれぞれのファイバ領域のクラッドの屈折率に最大でも等しい第2の屈折率と、
前記下流ゾーンに沿った前記マルチモード結合器出力ファイバのクラッドの屈折率に最大でも等しい第3の屈折率とで構成された高分子を含み、前記下流ゾーンの高分子は、前記LM信号光の一部を散乱するように構成された複数のディフューザでドープされている、請求項1に記載の結合器。 - 前記ディフューザは、酸化アルミニウム(Al2O3)の粒子を含む、請求項2に記載の結合器。
- 前記SMパッシブファイバそれぞれは、
二酸化珪素物(SiO2)から形成された内部レイヤと、
二酸化珪素物(SiO2)から形成され、フッ素(F)イオンでドープされた外部レイヤと、で構成される、請求項1に記載の結合器。 - 前記クラッドモードアブソーバを収納するハウジングをさらに備え、システム出力ファイバの外部レイヤは、前記下流ゾーンの大部分と、前記中間ゾーンとに沿った保護コーティングからストリップされる、請求項1に記載の結合器。
- 交互配置されるピークと谷とを伴う連続的な周辺部を規定するために、13本のSMパッシブファイバがともに束ねられる、請求項1に記載の結合器。
- 19/1結合器または7/1結合器をそれぞれ規定する6つの追加のファイバまたは6つのより少ないSMパッシブファイバ、をさらに備える、請求項1に記載の結合器。
- 前記LM信号光は、約1.7乃至約4.0の範囲のビームプロダクトパラメータを有する結合器出力の下流端から放出される、請求項7に記載の結合器。
- 後方反射し、コアによってガイドされた光を検出するように動作可能な上流光検出器、をさらに備える、請求項1に記載の結合器。
- 請求項1乃至9のLM高パワー結合器と、
下流接合部を規定するために、前記マルチモード結合器出力ファイバに束ねられたマルチモード(「MM」)パッシブフィルタファイバと、
前記マルチモード結合器出力ファイバおよび伝送ファイバそれぞれの隣接領域を囲んでおり、前記伝搬方向における前記LM信号光の高NA光線の伝搬を最小化するように構成されたフィルタであって、上流ゾーンおよび下流ゾーンで構成されたフィルタと、
を備え、
前記上流ゾーンは、前記マルチモード結合器出力ファイバのクラッドの屈折率に最大でも等しい屈折率を有する重合体ホスト材料と、前記重合体ホスト材料にドープされた複数のディフューザとを含み、
前記下流ゾーンは、前記マルチモード結合器出力ファイバのクラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する重合体材料で構成される、高パワーファイバレーザシステム。 - 添加物が、酸化アルミニウムの粒子を含む、請求項10に記載の高パワーファイバレーザシステム。
- マルチモード結合器出力ファイバおよびMMパッシブフィルタファイバそれぞれの隣接領域が、それぞれの保護レイヤからストリップされる、請求項10に記載の高パワーファイバレーザシステム。
- 前記マルチモード結合器出力ファイバおよびMMパッシブフィルタファイバは、互いに一致するそれぞれのコア直径で構成される、請求項10に記載の高パワーファイバレーザシステム。
- 前記MMパッシブフィルタファイバの下流端部と、MMパッシブフィードファイバの上流それぞれに束ねられた反対端部を有するストリップファイバをさらに備え、前記MMパッシブフィードファイバは、前記後方反射した光をともに受け取るコアとクラッドとで構成される、請求項10に記載の高パワーファイバレーザシステム。
- 前記MMパッシブフィルタファイバ、ストリップファイバ、およびMMパッシブフィードファイバはそれぞれ、互いに一致するように寸法決めされたそれぞれのコアで構成される、請求項14に記載の高パワーファイバレーザシステム。
- 前記ストリップファイバのクラッドに沿って伝搬する前記後方反射した光のパワー密度を低減するために、前記ストリップファイバのクラッドの外径が、前記MMパッシブフィルタファイバおよびMMパッシブフィードファイバの外径よりも大きい、請求項15に記載の高パワーファイバレーザシステム。
- 前記フィードファイバの上流端部に延びる下流領域と、前記MMパッシブフィルタファイバの下流端部と前記ストリップファイバの全長に延びる上流領域とで構成されるクラッドモードアブソーバ(「CMA」)、をさらに備える、請求項16に記載の高パワーファイバレーザシステム。
- 前記CMAの上流領域は、MMパッシブフィルタファイバおよびストリップファイバそれぞれのクラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する重合体材料と、前記MMパッシブフィードファイバのクラッドの屈折率よりも低いまたは一致する屈折率で構成された前記CMAの下流領域とを含む、請求項17に記載の高パワーファイバレーザシステム。
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