JP2017187651A - クラッドモードストリッパ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で耐熱性に優れ、クラッドモード光を除去可能なクラッドモードストリッパを提供する。【解決手段】 ２本の光ファイバ１１０、２１０と、２本の光ファイバ１１０、２１０が固定される熱伝導性の補強器１３０と、を備え、２本の光ファイバ１１０、２１０は、互いの端面が融着され、２本の光ファイバのうち少なくとも一方の光ファイバは、クラッドの一部がクラッドモード光を吸収する金属層１１４，１２４に覆われ、金属層１１４，２１４と補強器１３０とが熱伝導性部材１１６，２１６で接続される。【選択図】 図３

Description

本発明は、光ファイバにおいてクラッドモード光を低減させるクラッドモードストリッパに関する。

金属材料等の加工において、加工精度や加工速度が優れていることから、レーザを用いる加工方法が普及しつつある。このような加工に用いられるレーザの中でも、エネルギー効率が良くレーザのスポット径が小さいことから、ファイバレーザ装置が注目されている。ファイバレーザ装置として、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類元素が添加された増幅用光ファイバの両端にファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）等の反射部材が設けられた共振器を備えており、当該共振器に励起光を入射させて信号光を発振させるものが知られている。また、高出力のファイバレーザ装置では、複数の光源からの励起光を光コンバイナによって合波させてから共振器に入射させる構造が一般的である。

上記のようなファイバレーザ装置では、光ファイバ同士の接続部等において、コアに閉じ込められずにクラッドを伝搬するクラッドモード光が意図せず生じる場合がある。また、共振器において吸収されなかった励起光がクラッドに残留して不要なクラッドモード光となることもある。このようなクラッドモード光は、伝搬途中や光ファイバの光出射端で熱に変換され、ファイバレーザ装置の故障等の原因となる場合がある。従って、ファイバレーザ装置では、不要なクラッドモード光を低減させるクラッドモードストリッパを設けることがある。

従来のクラッドモードストリッパとしては、例えば、クラッドの外周面を覆う高屈折率樹脂を用いるものがある。クラッドの外周面が高屈折率樹脂によって覆われることによって、クラッドモード光はクラッドから高屈折率樹脂に導かれて外部に放出される。また、下記特許文献１には、クラッドの外周面を液体金属で覆うことによって、クラッドモード光を除去する技術が開示されている。

特表２０１５−５０５１６２号公報

しかし、上記のようにクラッドの外周面を高屈折率樹脂で覆ってクラッドモード光を低減させる場合、クラッドモード光が変換されて生じる熱によって高屈折率樹脂が劣化する場合がある。また、上記特許文献１に開示された技術のように液体金属を用いる場合は、当該液体金属の漏れを防止するための構造が複雑になる等の問題がある。

そこで、本発明は、簡易な構成でクラッドモード光を低減させることができ、耐熱性及び放熱性に優れるクラッドモードストリッパを提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本発明のクラッドモードストリッパは、２本の光ファイバと、前記２本の光ファイバが固定される熱伝導性の補強器と、を備え、前記２本の光ファイバは、互いの端面が融着され、前記２本の光ファイバのうち少なくとも一方の光ファイバは、クラッドの一部がクラッドモード光を吸収する金属層で覆われ、前記金属層と前記補強器とが熱伝導性部材で接続されることを特徴とする。

上記クラッドモードストリッパでは、クラッドの一部を被覆する金属層がクラッドモード光を吸収する。従って、上記クラッドモードストリッパは、液体の漏洩防止等の機構は必要がなく、簡易な構成でクラッドモード光を低減させることができる。また、一般に、光ファイバ同士が融着される融着部の近傍では、光ファイバの被覆が剥がされてクラッドが露出している。上記クラッドモードストリッパでは、例えば、このようなクラッドが露出している部分の一部を金属層で覆ってクラッドモード光を吸収することができるので、クラッドモード光の吸収だけを目的として融着部以外の部位で光ファイバの被覆を剥がす必要がない。

金属は、一般的に樹脂よりも熱伝導性が高く、耐熱性に優れる。上記クラッドモードストリッパは、クラッドモード光の吸収に金属層を用いているので、クラッドモードストリッパとして樹脂を用いる場合よりも耐熱性が向上している。また、上記クラッドモードストリッパでは、クラッドが金属層で覆われている領域に入射したクラッドモード光の一部は金属層に吸収されるが、他の一部はクラッドの外周面で反射され金属層に吸収されずにクラッドを伝搬する。よって、上記クラッドモードストリッパでは、クラッドモード光は、クラッドの外周面で反射されながら、徐々に金属層に吸収されて熱に変換される。このようにクラッドモード光が金属層に徐々に吸収されることによって、金属層は広範囲でクラッドモード光を吸収することができる。従って、金属層とクラッドとの界面における単位面積当たりの発熱量を抑制することができる。さらに、金属層と熱伝導性の補強器とが熱伝導性部材で接続されていることによって、クラッドモード光が変換されて金属層で生じる熱は、金属層から放熱されるだけでなく、金属層から熱伝導性部材を介して補強器へと伝えられて放熱される。このように、上記クラッドモードストリッパはクラッドモード光が変換されて生じる熱を効率良く放熱することができるので、放熱性に優れている。

また、上記クラッドモードストリッパでは、クラッドが露出した部分を金属層が覆うので、外力が加えられる等してクラッドが損傷することを抑制することができる。従って、上記クラッドモードストリッパは機械的信頼性が向上している。

また、上記クラッドモードストリッパは、前記２本の光ファイバのうち少なくとも一方において、前記クラッドの一部を覆う金属層が前記クラッドモード光の進行方向に沿って複数形成され、複数の前記金属層のそれぞれと前記補強器とが熱伝導性部材で接続されることが好ましい。

クラッドモード光を吸収する金属層が複数形成されることによって、金属層でクラッドモード光が吸収され易くなり、クラッドモード光が低減され易くなる。また、複数の金属層のそれぞれと補強器とが熱伝導性部材で接続されることによって、クラッドモード光が変換されてそれぞれの金属層で生じる熱は、それぞれの金属層から放熱されるだけでなく、補強器へと伝えられて放熱されるので、上記クラッドモードストリッパの放熱性がさらに向上する。

また、上記クラッドモードストリッパにおいて、前記２本の光ファイバのうち他方のクラッドの一部も前記クラッドモード光を吸収する金属層で覆われ、前記他方の光ファイバを覆う前記金属層と前記補強器とが熱伝導性部材で接続されることが好ましい。

融着される２本の光ファイバのそれぞれのクラッドの一部を覆うようにクラッドモード光を吸収する金属層が形成されることによって、金属層を複数形成することが容易になる。よって、金属層が複数形成されることによる上記効果を得ることが容易になる。

また、上記クラッドモードストリッパにおいて、金属層が複数形成される場合、前記クラッドモード光の進行方向下流側に形成される前記金属層は、前記クラッドモード光の進行方向上流側に形成される前記金属層よりも、前記クラッドモード光の吸収率が高いことが好ましい。

上記のように、クラッドモード光はクラッドの外周面で繰り返し反射されながら徐々に金属層に吸収される。従って、上記クラッドモードストリッパが設けられる部位において、クラッドモード光の進行方向上流側ではクラッドモード光の進行方向下流側に対して相対的にクラッドモード光の強度が強い。このとき、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率が、クラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率よりも高いことによって、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層に吸収されるクラッドモード光のエネルギー量とクラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層に吸収されるクラッドモード光のエネルギー量とを近づけることができる。このように、クラッドモード光の進行方向に沿って金属層に吸収されるクラッドモード光のエネルギー量が均されることによって、クラッドモード光が変換されて生じる熱を効率良く放熱しやすくなる。

なお、光の吸収率とは、入射される光の量に対する吸収できる光の量を意味する。また、クラッドモード光の進行方向とは、クラッドモード光が双方向に伝搬する場合にはクラッドモード光が相対的に多く伝搬する方向を意味する。

また、上記クラッドモードストリッパにおいて、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率が、クラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率よりも高くされる場合、前記クラッドモード光の進行方向下流側に形成される前記金属層は、前記クラッドモード光の進行方向上流側に形成される前記金属層よりも前記クラッドモード光の吸収率が高い金属で構成されることが好ましい。

クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層がクラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層よりもクラッドモード光の吸収率が高い金属で構成されることによって、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率をクラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率よりも高くすることが容易になる。

以上のように本発明によれば、簡易な構成でクラッドモード光を低減させることができ、耐熱性及び放熱性に優れるクラッドモードストリッパを提供することができる。

第１実施形態に係るファイバレーザ装置の一部の構成を概略的に示す図である。 図１に示すクラッドモードストリッパを概略的に示す斜視図である。 図２に示すクラッドモードストリッパの光ファイバの長手方向に沿った断面を概略的に示す図である。 図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を概略的に示す図である。 図２に示すＶ−Ｖ線に沿った断面を概略的に示す図である。 図２に示すＶＩ−ＶＩ線に沿った断面を概略的に示す図である。 第２実施形態に係るクラッドモードストリッパの長手方向に沿った断面を概略的に示す図である。

以下、本発明に係るクラッドモードストリッパの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、それぞれの図に記載のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。

（第１実施形態）
まず、クラッドモードストリッパを含むレーザ装置の一例であるファイバレーザ装置について説明する。図１は、本実施形態におけるファイバレーザ装置の一部の構成を概略的に示す図である。

図１に示すファイバレーザ装置１０は、励起光源２０ａ、２０ｂと、光コンバイナ４０ａ、４０ｂと、増幅用光ファイバ３０と、一方の端部が光コンバイナ４０ａを介して励起光源２０ａに接続されると共に他方の端部が増幅用光ファイバ３０の一方の端部に接続される第１共振用ファイバ１６と、一方の端部が光コンバイナ４０ｂを介して励起光源２０ｂに接続されると共に他方の端部が増幅用光ファイバ３０の他方の端部に接続される第２共振用ファイバ１８と、第１共振用ファイバ１６に設けられる第１ミラーとしての第１ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）７１と、第２共振用ファイバ１８に設けられる第２ミラーとしての第２ＦＢＧ７２と、一端が光コンバイナ４０ｂに接続されているデリバリファイバ５０と、クラッドモードストリッパ１００と、を主な構成として備える。

励起光源２０ａ、２０ｂは、複数のレーザダイオード２１とレーザダイオード２１のそれぞれに接続される励起光用ファイバ２２とを有する。励起光用ファイバ２２としては、例えば、マルチモードファイバが挙げられる。この場合、レーザダイオード２１から出射される励起光は、励起光用ファイバ２２をマルチモード光として伝播する。

増幅用光ファイバ３０は、励起光源２０ａ、２０ｂから出射される励起光により励起されるイッテルビウム（Ｙｂ）等の活性元素を含むコアと、コアを被覆するクラッドと、クラッドを被覆する外側クラッドと、外側クラッドを被覆する被覆層と、から構成される。クラッドの屈折率はコアの屈折率よりも低く、外側クラッドの屈折率はクラッドの屈折率よりもさらに低くされている。

光コンバイナ４０ａは、第１共振用ファイバ１６と励起光源２０ａのそれぞれの励起光用ファイバ２２とを接続している。励起光源２０ａから出射される励起光は、光コンバイナ４０ａを介して第１共振用ファイバ１６のクラッドに入射される。また、光コンバイナ４０ｂは、第２共振用ファイバ１８と励起光源２０ｂのそれぞれの励起光用ファイバ２２とを接続している。励起光源２０ｂから出射される励起光は、光コンバイナ４０ｂを介して第２共振用ファイバ１８のクラッドに入射される。

第１共振用ファイバ１６としては、例えば、シングルモードファイバが挙げられる。また、第１共振用ファイバ１６は、コアとクラッドと外側クラッドとを有するダブルクラッドファイバとされる。このような第１共振用ファイバ１６は、例えば、増幅用光ファイバ３０と同様の構成でコアに活性元素が添加されない構成とされる。第１共振用ファイバ１６のコアは、増幅用光ファイバ３０のコアと結合している。また、第１共振用ファイバ１６のコアには、第１ＦＢＧ７１が設けられている。第１ＦＢＧ７１は、増幅用光ファイバ３０のコアに添加されている活性元素が励起状態とされた場合に放出する自然放出光の一部の波長と同じ波長の光を反射し、反射率が、例えば１００％とされる。

第２共振用ファイバ１８としては、例えば、シングルモードファイバが挙げられる。また、第２共振用ファイバ１８は、コアとクラッドと外側クラッドとを有するダブルクラッドファイバとされる。このような第２共振用ファイバ１８は、例えば、増幅用光ファイバ３０と同様の構成でコアに活性元素が添加されない構成とされる。第２共振用ファイバ１８のコアは、増幅用光ファイバ３０のコアと結合している。また、第２共振用ファイバ１８のコアには、第２ＦＢＧ７２が設けられている。第２ＦＢＧ７２は、第１ＦＢＧ７１が反射する光と同じ波長の光を第１ＦＢＧ７１よりも低い反射率で反射する。第２ＦＢＧの反射率は、例えば１０％とされる。また、第２共振用ファイバ１８の増幅用光ファイバ３０側と反対側には、光コンバイナ４０ｂを介してデリバリファイバ５０が接続されている。

デリバリファイバ５０は、コアとコアを被覆するクラッドとクラッドを被覆する被覆層とから構成される。

ファイバレーザ装置１０は、増幅用光ファイバ３０の前方側及び後方側の双方から励起光を入射する双方励起であって、第１ＦＢＧ７１と第２ＦＢＧ７２とで共振を行うファブリペロー型のファイバレーザ装置とされる。

このようなファイバレーザ装置１０においては、まず、励起光源２０ａ、２０ｂのそれぞれのレーザダイオード２１から励起光が出射される。そして、それぞれのレーザダイオード２１から出射された励起光は、励起光用ファイバ２２及び第１共振用ファイバ１６を介して増幅用光ファイバ３０の前方側から、又は、励起光用ファイバ２２及び第２共振用ファイバ１８を介して増幅用光ファイバ３０の後方側から、増幅用光ファイバ３０のクラッドに入射する。増幅用光ファイバ３０のクラッドに入射した励起光は、当該クラッドを主に伝播する。そして、増幅用光ファイバ３０のコアを通過するときに当該コアに添加されている活性元素に吸収されて、活性元素を励起状態にする。

こうして励起光により励起状態とされた活性元素から自然放出光が放出され、この自然放出光を元にして第１ＦＢＧ７１と第２ＦＢＧ７２との間で光の共振が起こる。共振する光は、第１ＦＢＧ７１及び第２ＦＢＧ７２の反射波長と同じ波長であり、この共振する光が、被増幅光として増幅用光ファイバ３０において励起された活性元素の誘導放出により増幅される。そして、増幅された光の一部が、第２ＦＢＧ７２を透過して、信号光としてデリバリファイバ５０に入射される。

上記のようなファイバレーザ装置１０は高出力化を求められており、光ファイバを伝搬する光のパワーが大きくなるので、クラッドモード光も強くなる傾向にある。例えば、光ファイバを伝搬する光のパワーが１ｋＷである場合において、この光のうち１％程度がクラッドモード光になると仮定すれば、クラッドモードストリッパは１０Ｗものクラッドモード光を除去することになる。従って、ファイバレーザ装置１０に設けられるクラッドモードストリッパ１００には、高い耐熱性と放熱性とが求められる。以下に説明するクラッドモードストリッパ１００は、このようなファイバレーザ装置１０に好適である。

図２は、図１に示すクラッドモードストリッパ１００を概略的に示す斜視図である。図３は、図２に示すクラッドモードストリッパ１００の光ファイバの長手方向に沿った断面を概略的に示す図である。図４は、図２に示すＩＶ−ＩＶ線に沿ったクラッドモードストリッパ１００の断面を概略的に示す図である。図５は、図２に示すＶ−Ｖ線に沿ったクラッドモードストリッパ１００の断面を概略的に示す図である。図６は、図２に示すＶＩ−ＶＩ線に沿ったクラッドモードストリッパ１００の断面を概略的に示す図である。なお、図４から図６は、融着部１４０よりも第１光ファイバ１１０側の断面を示しており、融着部１４０よりも第２光ファイバ２１０側の断面は図示していないが、特に説明がない限り、融着部１４０よりも第２光ファイバ２１０側の断面の構造は、融着部１４０よりも第１光ファイバ１１０側の断面の構造と同様である。

クラッドモードストリッパ１００は、第１光ファイバ１１０と、第２光ファイバ２１０と、第１光ファイバ１１０及び第２光ファイバ２１０が固定される熱伝導性の補強器１３０と、第１光ファイバ１１０に形成される第１金属層１１４と、第１金属層１１４と補強器１３０とを接続する第１熱伝導性部材１１６と、第２光ファイバ２１０に形成される第２金属層２１４と、第２金属層２１４と補強器１３０とを接続する第２熱伝導性部材２１６と、を主な構成要素として備える。

クラッドモードストリッパ１００は、増幅用光ファイバ３０において必要な励起光が除去されることを防止する観点、及び、増幅用光ファイバ３０で吸収されずにクラッドに残留した励起光等の不要なクラッドモード光を低減する等の観点から、本実施形態では、光コンバイナ４０ｂよりもクラッドモード光の進行方向下流側に設けられる。クラッドモードストリッパ１００が設けられる位置は光コンバイナ４０ｂよりもクラッドモード光の進行方向下流側であれば特に限定されないので、図２から図６には図１とは異なる参照符号を付して、クラッドモードストリッパ１００を一般化して説明する。なお、クラッドモードストリッパ１００は、光コンバイナ４０ｂに近い位置に設けられることが好ましい。

第１光ファイバ１１０は、コア１０１とコア１０１を被覆するクラッド１０２とクラッド１０２を被覆する被覆層１１２とから成り、端部には被覆層１１２で覆われずにクラッド１０２が露出した露出部１１１を有する。また、上記のように特に断面図を示さないが、第２光ファイバ２１０は、第１光ファイバ１１０と同様に、コア２０１とコア２０１を被覆するクラッド２０２とクラッド２０２を被覆する被覆層２１２とから成り、被覆層２１２で覆われずにクラッド２０２が露出した露出部２１１を端部に有する。さらに、第１光ファイバ１１０の露出部１１１側の端面と第２光ファイバ２１０の露出部２１１側の端面とは融着部１４０において融着されている。

第１金属層１１４は、第１光ファイバ１１０の露出部１１１の外周面の一部を覆うように設けられる。ただし、第１金属層１１４は、融着部１４０の周りには形成されておらず、被覆層１１２には接していない。また、第１金属層１１４は、クラッドモード光を吸収する金属によって構成されている。クラッドモード光の波長が１０３０ｎｍ〜１１００ｎｍ程度である場合、第１金属層１１４を構成する材料としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を挙げることができる。なお、第１金属層１１４は、積層された複数の金属層で構成されても良い。例えば、クラッド１０２を覆うＮｉからなる層と当該Ｎｉからなる層を覆うＡｕからなる層とを重ねて第１金属層１１４が形成されても良い。この場合、Ａｕからなる層によってＮｉからなる層の酸化を抑制することができる。また、この場合、第１熱伝導性部材１１６がはんだからなる場合は、第１金属層１１４と第１熱伝導性部材１１６との濡れ性を向上させることもできる。

第１金属層１１４の厚さは、例えば０．１μｍ〜１０μｍ程度とすることができる。第１金属層１１４の厚さが０．１μｍ以上とされることによって、第１金属層１１４にピンホールができることが抑制され、第１金属層１１４に覆われるクラッド１０２にクラックが発生することが抑制される。第１金属層１１４の厚さが１０μｍ以下とされることによって、第１金属層１１４を形成するコストの上昇を抑制することができる。

このような第１金属層１１４は、第１光ファイバ１１０の外径を通常の大きさとする場合、第１光ファイバ１１０の外径と比較して十分に薄い。従って、第１金属層１１４の温度が変化する際に、第１金属層１１４を構成する金属とクラッド１０２を構成するガラスとの線膨脹係数の差に起因してクラッド１０２に加えられる応力は、通常は問題とならない。ただし、ファイバレーザ装置１０のビーム品質を極限まで向上させる等の目的で第１光ファイバ１１０に加えられる応力を極力低減する場合には、クラッド１０２を構成する材料と線膨脹係数が近い金属からなる層を、第１金属層１１４よりも厚く第１金属層１１４上に形成することが好ましい。このような金属からなる層を設けることによって、第１金属層１１４の温度変化によって第１光ファイバ１１０に加えられる応力を低減することができる。このような金属としては、例えば、主に鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）とを含む合金や、主に鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）とコバルト（Ｃｏ）とを含む合金等を挙げることができる。

第２金属層２１４は、第２光ファイバ２１０の露出部２１１の外周面の一部を覆うように設けられる。ただし、第２金属層２１４は、融着部１４０の周りには形成されておらず、被覆層２１２には接していない。また、第２金属層２１４は、クラッドモード光を吸収する金属によって構成されおり、上記第１金属層１１４と同様の構成とすることができる。

ただし、第１光ファイバ１１０が第２光ファイバ２１０よりもクラッドモード光の進行方向上流側に位置する場合、すなわち、第１金属層１１４がクラッドモード光の進行方向上流側に位置する光ファイバ１１０に形成され、第２金属層２１４がクラッドモード光の進行方向下流側に位置する光ファイバ２１０に形成される場合、第１金属層１１４よりも第２金属層２１４の方がクラッドモード光の吸収率が高いことが好ましい。

第２金属層２１４のクラッドモード光の吸収率を第１金属層１１４のクラッドモード光の吸収率よりも高くする場合、第２金属層２１４は、第１金属層１１４よりもクラッドモード光の吸収率が高い金属で構成されることが好ましい。これにより、第２金属層２１４のクラッドモード光の吸収率を第１金属層１１４のクラッドモード光の吸収率よりも高くすることが容易になる。ただし、金属層によるクラッドモード光の吸収率を高くする方法はこれに限定されない。例えば、クラッドの外周面を粗面化すると共にその粗面化されたクラッド表面に金属層を密着させることによって、クラッドの表面及び金属層のクラッド側の面を粗面化し、クラッドとクラッドを覆う金属層との接触面積を大きくすること等が考えられる。

第１熱伝導性部材１１６は、第１金属層１１４と補強器１３０と接続するように設けられる。ただし、第１熱伝導性部材１１６は、クラッド１０２及び被覆層１１２には接していない。

第１熱伝導性部材１１６を構成する材料としては、熱伝導性を有するものであれば良く、例えば、共晶はんだ、鉛フリーはんだ、ＡｕＳｎはんだ等のはんだや、銀ペースト等の金属ペーストや、熱伝導性フィラーを含む樹脂等の熱伝導性を有する樹脂、等を挙げることができる。第１熱伝導性部材１１６を放熱性シリコーン等の樹脂で構成する場合は、第１熱伝導性部材１１６を所定の部位に形成し易くなる。また、第１熱伝導性部材１１６をはんだで構成する場合は、第１熱伝導性部材１１６の耐熱性が高くなる。

第２熱伝導性部材２１６は、第２金属層２１４と補強器１３０と接続するように設けられる。ただし、第２熱伝導性部材２１６は、第２光ファイバ２１０のクラッド２０２及び被覆層２１２には接していない。第２熱伝導性部材２１６を構成する材料としては、第１熱伝導性部材１１６と同様のものを挙げることができる。

補強器１３０は、熱伝導性の材料で構成される。また、補強器１３０は、第１光ファイバ１１０及び第２光ファイバ２１０が固定されて、第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ２１０との接続のずれ等を防止する機能を有する。例えば、補強器１３０は、第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ２１０とが融着された融着部１４０を含む第１光ファイバ１１０及び第２光ファイバ２１０の端部を収容する溝を有する部材とすることができる。このような補強器１３０を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、窒化アルミニウム等を挙げることができる。

第１光ファイバ１１０及び第２光ファイバ２１０は、第１熱伝導性部材１１６及び第２熱伝導性部材２１６によって補強器１３０に固定される。ただし、図２及び図６に示すように、第１光ファイバ１１０及び第２光ファイバ２１０は、さらに接着剤１１８、２１８によって補強器１３０に固定されても良い。接着剤１１８は、第１光ファイバ１１０のうち被覆層１１２で覆われている部分に塗布されており、被覆層１１２の一部と補強器１３０とを固定する。また、接着剤２１８は、第２光ファイバ２１０のうち被覆層２１２で覆われている部分に塗布されており、被覆層２１２の一部と補強器１３０とを固定する。接着剤１１８、２１８は、第１光ファイバ１１０の露出部１１１及び第２光ファイバ２１０の露出部２１１には塗布されていない。

以上説明したクラッドモードストリッパ１００によれば、以下に説明するように、クラッドモード光を低減させることができる。

クラッドモードストリッパ１００では、第１光ファイバ１１０のクラッド１０２を被覆する第１金属層１１４と第２光ファイバ２１０のクラッドを被覆する第２金属層２１４とがクラッドモード光を吸収する。従って、クラッドモードストリッパ１００は、液体の漏洩防止等の機構は必要がなく、簡易な構成でクラッドモード光を低減させることができる。また、多くの場合、光ファイバ同士が融着される融着部の近傍では、融着される光ファイバの被覆が剥がされてクラッドが露出している。クラッドモードストリッパ１００では、このようなクラッドが露出する露出部１１１，２１１の一部を第１金属層１１４及び第２金属層２１４で覆ってクラッドモード光を吸収することができるので、クラッドモード光の吸収だけを目的として光ファイバ同士の融着部近傍以外の部位で光ファイバの被覆を剥がす必要がない。

金属は、一般的に樹脂よりも熱伝導性が高く、耐熱性に優れる。クラッドモードストリッパ１００は、クラッドモード光の吸収に第１金属層１１４及び第２金属層２１４を用いているので、クラッドモードストリッパとして樹脂を用いる場合よりも耐熱性が向上している。

また、クラッドモードストリッパ１００では、第１金属層１１４又は第２金属層２１４に入射したクラッドモード光の一部は第１金属層１１４又は第２金属層２１４に吸収されるが、他の一部はクラッド１０２，２０２の外周面で反射される。よって、クラッドモードストリッパ１００では、クラッドモード光は、クラッド１０２，２０２の外周面で複数回反射されながら、徐々に第１金属層１１４及び第２金属層２１４に吸収されて熱に変換される。このようにクラッドモード光が第１金属層１１４及び第２金属層２１４に徐々に吸収されることによって、第１金属層１１４及び第２金属層２１４は広範囲でクラッドモード光を吸収することができるので、第１金属層１１４とクラッド１０２との界面及び第２金属層２１４とクラッド２０２との界面における単位面積当たりの発熱量を抑制することができる。さらに、第１金属層１１４及び第２金属層２１４と補強器１３０とが第１熱伝導性部材１１６及び第２熱伝導性部材２１６で接続されていることによって、クラッドモード光が変換されて第１金属層１１４及び第２金属層２１４で生じる熱は、第１金属層１１４及び第２金属層２１４から放熱されるだけでなく、第１金属層１１４及び第２金属層２１４から第１熱伝導性部材１１６及び第２熱伝導性部材２１６を介して補強器１３０へと伝えられて放熱される。このように、クラッドモードストリッパ１００は、クラッドモード光が変換されて生じる熱を効率良く放熱することができるので、放熱性に優れている。

補強器１３０へと伝えられる熱を放熱し易くする観点からは、補強器１３０は水等の冷媒によって冷却されることが好ましい。

また、上記のように、第１金属層１１４よりも第２金属層２１４の方がクラッドモード光の吸収率が高いことが好ましい。上記のように、クラッドモード光はクラッド１０２，２０２の外周面で繰り返し反射されながら徐々に吸収される。従って、クラッドモードストリッパ１００が設けられる部位において、クラッドモード光の進行方向上流側ではクラッドモード光の進行方向下流側に対して相対的にクラッドモード光の強度が強い。このとき、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される第２金属層２１４のクラッドモード光の吸収率が、クラッドモード光の進行方向上流側に形成される第１金属層１１４のクラッドモード光の吸収率より高いことによって、第２金属層２１４によって吸収されるクラッドモード光のエネルギー量と第１金属層１１４によって吸収されるクラッドモード光のエネルギー量とを近づけることができる。このように、第１金属層１１４で吸収されるクラッドモード光のエネルギー量と第２金属層２１４で吸収されるクラッドモード光のエネルギー量とが均されることによって、クラッドモード光が変換されて生じる熱を効率良く放熱しやすくなる。

上記のようにクラッドモード光が変換されて生じる熱は、第１金属層１１４及び第２金属層２１４で生じて補強器１３０等から放熱される。このとき、上記のように第１金属層１１４及び第２金属層２１４と第１熱伝導性部材１１６及び第２熱伝導性部材２１６とは被覆層１１２，２１２に接していないので、クラッドモード光が変換されて生じる熱が被覆層１１２、２１２へと伝わることが抑制され、被覆層１１２，２１２の熱による損傷が抑制される。クラッドモード光が変換されて生じる熱が被覆層１１２，２１２へと伝わることを抑制する観点からは、第１金属層１１４、第２金属層２１４、第１熱伝導性部材１１６及び第２熱伝導性部材２１６と被覆層１１２，２１２との間は空気等によって断熱されることが好ましい。

また、クラッドモードストリッパ１００では、露出部１１１，２１１を第１金属層１１４及び第２金属層２１４が覆うので、外力が加えられる等して第１光ファイバ１１０又は第２光ファイバ２１０のクラッドが損傷することが抑制される。従って、クラッドモードストリッパ１００は機械的信頼性が向上している。

（第２実施形態）
第２実施形態に係るファイバレーザ装置は、図１に示すファイバレーザ装置１０において、クラッドモードストリッパ１００がクラッドモードストリッパ２００に置き換えられる点において、ファイバレーザ装置１０と異なる。従って、第２実施形態に係るファイバレーザ装置の説明では、クラッドモードストリッパ２００についてのみ説明する。

図７は、第２実施形態にかかるクラッドモードストリッパ２００の光ファイバの長手方向に沿った断面を概略的に示す図である。クラッドモードストリッパ２００の説明において、クラッドモードストリッパ１００と同様の構成のものには同じ参照符号を付し、説明を省略する。

クラッドモードストリッパ２００は、クラッドモードストリッパ１００よりも多くの金属層１１４ａ，１１４ｂ，２１４ａ，２１４ｂ及びこれらの金属層１１４ａ，１１４ｂ，２１４ａ，２１４ｂと補強器１３０とを接続する熱伝導性部材１１６ａ，１１６ｂ，２１６ａ，２１６ｂが設けられる点において、クラッドモードストリッパ１００と異なる。

金属層１１４ａ，１１４ｂ，２１４ａ，２１４ｂは上記第１金属層１１４及び第２金属層２１４と同様の構成とすることができ、熱伝導性部材１１６ａ，１１６ｂ，２１６ａ，２１６ｂは上記第１熱伝導性部材１１６及び第２熱伝導性部材２１６と同様の構成とすることができる。ただし、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層は、クラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層よりも、クラッドモード光の吸収率が高いことが好ましい。すなわち、第１光ファイバ１１０側から第２光ファイバ２１０側へとクラッドモード光が伝搬する場合、クラッドモード光の吸収率は、金属層２１４ｂ、金属層２１４ａ、金属層１１４ｂ、金属層１１４ａの順で高いことが好ましい。

上記のように、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率が、クラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率より高いことによって、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層に吸収されるクラッドモード光のエネルギー量と、クラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層に吸収されるクラッドモード光のエネルギー量と、を近づけることができるので、クラッドモード光が変換されて生じる熱が効率良く放熱され易くなる。

クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率をクラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率よりも高くする場合、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層は、クラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層よりもクラッドモード光の吸収率が高い金属で構成されることが好ましい。

クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層がクラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層よりもクラッドモード光の吸収率が高い金属で構成されることによって、クラッドモード光の進行方向下流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率をクラッドモード光の進行方向上流側に形成される金属層のクラッドモード光の吸収率よりも高くすることが容易になる。

以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態ではクラッドモード光を吸収する金属層が複数形成されているが、このような金属層は、少なくとも１つ形成されていれば良く、融着される２本の光ファイバのうち少なくとも一方のクラッドが露出する露出部の一部を覆うように形成されていれば良い。すなわち、上記第１金属層１１４及び第２金属層２１４のどちらか一方が形成されていればよい。また、上記実施形態では第１光ファイバ１１０及び第２光ファイバ２１０の両方に金属層が形成されているが、金属層が複数形成される場合において、第１光ファイバ１１０及び第２光ファイバ２１０の一方にのみ金属層が形成されてもよい。ただし、金属層はクラッドモード光を低減させる目的で設けられているので、クラッドモード光が伝搬すると考えられるクラッドを覆うように設けられる。例えば、融着部１４０でクラッドモード光が励振され、そのクラッドモード光が第２光ファイバ２１０側に伝搬すると考えられる場合は、少なくとも第２光ファイバ２１０の露出部２１１に金属層が形成される。また、金属層が複数形成される場合、互いに隣り合う金属層は接していてもよい。

また、上記実施形態では、光コンバイナ４０ｂよりもクラッドモード光の進行方向下流側にクラッドモードストリッパが設けられている。しかし、増幅用光ファイバ３０がトリプルクラッドファイバとされる等して、必要な励起光がクラッドモードストリッパで吸収されてしまうことが抑制されるのであれば、光コンバイナ４０ｂよりもクラッドモード光の進行方向上流側における光ファイバ同士の接続部にクラッドモードストリッパを設けることもできる。

また、これまでの説明では、共振器を有するファイバレーザ装置にクラッドモードストリッパを適用する例を挙げて説明した。しかし、上記クラッドモードストリッパは、ＭＯＰＡ （Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）型のファイバレーザ装置や光ファイバを用いるその他のレーザ装置にも適用可能であり、不要なクラッドモード光が生じると想定される様々な装置における光ファイバ同士の接続部近傍に設けることができる。

本発明に係るクラッドモードストリッパは、簡易な構成でクラッドモード光を低減させることができ、ファイバレーザ装置等の機器を用いる産業において利用することができる。

１０・・・ファイバレーザ装置
１６・・・第１共振用ファイバ
１８・・・第２共振用ファイバ
２０ａ，２０ｂ・・・励起光源
２１・・・レーザダイオード
２２・・・励起光用ファイバ
３０・・・増幅用光ファイバ
４０ａ、４０ｂ・・・光コンバイナ
５０・・・デリバリファイバ
７１・・・第１ミラー（第１ＦＢＧ）
７２・・・第２ミラー（第２ＦＢＧ）
１００，２００・・・クラッドモードストリッパ
１０１，２０１・・・コア
１０２，２０２・・・クラッド
１１０・・・第１光ファイバ
２１０・・・第２光ファイバ
１１１，２１１・・・露出部
２１２，２１２・・・被覆層
１１４・・・第１金属層
２１４・・・第２金属層
１１４ａ，１１４ｂ，２１４ａ，２１４ｂ・・・金属層
１１６・・・第１熱伝導性部材
２１６・・・第２熱伝導性部材
１１６ａ，１１６ｂ，２１６ａ，２１６ｂ・・・熱伝導性部材
１３０・・・補強器
１４０・・・融着部

Claims (5)

1. ２本の光ファイバと、前記２本の光ファイバが固定される熱伝導性の補強器と、を備え、
   前記２本の光ファイバは、互いの端面が融着され、
   前記２本の光ファイバのうち少なくとも一方の光ファイバは、クラッドの一部がクラッドモード光を吸収する金属層で覆われ、
   前記金属層と前記補強器とが熱伝導性部材で接続される
   ことを特徴とするクラッドモードストリッパ。
2. 前記２本の光ファイバのうち少なくとも一方において、前記クラッドの一部を覆う金属層が前記クラッドモード光の進行方向に沿って複数形成され、
   複数の前記金属層のそれぞれと前記補強器とが熱伝導性部材で接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載のクラッドモードストリッパ。
3. 前記２本の光ファイバのうち他方は、クラッドの一部が前記クラッドモード光を吸収する金属層で覆われ、
   前記他方の光ファイバを覆う前記金属層と前記補強器とが熱伝導性部材で接続される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のクラッドモードストリッパ。
4. 前記クラッドモード光の進行方向下流側に形成される前記金属層は、前記クラッドモード光の進行方向上流側に形成される前記金属層よりも、前記クラッドモード光の吸収率が高い
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のクラッドモードストリッパ。
5. 前記クラッドモード光の進行方向下流側に形成される前記金属層は、前記クラッドモード光の進行方向上流側に形成される前記金属層よりも前記クラッドモード光の吸収率が高い金属で構成される
   ことを特徴とする請求項４に記載のクラッドモードストリッパ。

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