JP2018004770A - 光デバイスおよびレーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの双方向に伝搬するクラッドモード光を外部に放出させることができる光デバイス、および当該光デバイスを備えるレーザ装置を提供する。【解決手段】コア３１ａおよびコア３１ａを囲うクラッド３１ｂを有する光ファイバ３１と、導光性を有しクラッド３１ｂを囲う筒状体５０と、を備え、筒状体５０は、内周面がクラッド３１ｂに融着された融着部５１と、内周面がクラッド３１ｂから離れた離間部５２と、を有し、離間部５２は、少なくとも筒状体５０の両端に形成されたことを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、光デバイスおよび当該光デバイスを備えるレーザ装置に関する。

ファイバレーザ装置は、発振器から出力される高出力のレーザ光を光ファイバに伝搬させて出射し、目的の照射位置に照射する。しかし、加工対象物に照射されるレーザ光のうち一部の光は、加工対象物の表面で反射され、さらにその反射光のうち一部の光は、光ファイバのクラッドに入射していわゆるクラッドモード光となることがある。このように光ファイバから出射された後に当該光ファイバに戻ってくる光を、以下では戻り光という場合がある。また、発振器から発振されて光ファイバを出射端側に伝搬する光を、以下では信号光という場合がある。

高出力のファイバレーザ装置では、戻り光のパワーも強くなる傾向があるため、戻り光による上記のようなクラッドモード光は無視できない強さになる場合がある。そこで、例えば下記特許文献１に開示されている光学部品のように、戻り光によるクラッドモード光を除去することが検討されている。下記特許文献１に開示されている光学部品は、クラッドが露出する光ファイバと、当該クラッドを囲う筒状のガラス体と、を備えている。当該ガラス体は、光ファイバの出射端側の端部の内径が他方の端部の内径より小さく、光ファイバの出射端側の端部において内周面がクラッドに融着され、他方の端部では内周面がクラッドから離間している。

特許第４５５１３９０号公報

ところで、クラッドモード光は、上記のような戻り光によるものだけでなく、信号光によっても生じる。上記特許文献１に開示されている光学部品では、戻り光によるクラッドモード光の除去は検討されているが、信号光によるクラッドモード光への対策は検討されていない。しかし、高出力のファイバレーザ装置では、信号光によるクラッドモード光も無視できない強さになる場合がある。

そこで本発明は、光ファイバの双方向に伝搬するクラッドモード光を外部に放出させることができる光デバイスおよび当該光デバイスを備えるレーザ装置を提供することを目的とする。

本発明の光デバイスは、コアおよび前記コアを囲うクラッドを有する光ファイバと、導光性を有し前記クラッドを囲う筒状体と、を備え、前記筒状体は、内周面が前記クラッドに融着された融着部と、前記内周面が前記クラッドから離れた離間部と、を有し、前記離間部は、少なくとも前記筒状体の両端に形成されたことを特徴とする。

また、本発明のレーザ装置は、上記光デバイスと、前記光ファイバを伝搬する光を出射する少なくとも一つの光源と、を備えることを特徴とする。

上記発明では、クラッドと筒状体とが融着される融着部において、クラッドから筒状体へとクラッドモード光を入射させることができる。また、筒状体へと入射するクラッドモード光の少なくとも一部を、融着部の外周面から外部に放出させることができる。さらに、融着部の外周面から放出されなかったクラッドモード光の少なくとも一部を、筒状体内において離間部へと伝搬させ、離間部から外部に放出させることができる。このとき、離間部では筒状体がクラッドから離れているため、融着部から離間部へと伝搬するクラッドモード光は、クラッドへ戻ることが抑制される。また、上記発明では、筒状体の両端に離間部が設けられている。そのため、上記発明は、戻り光によるクラッドモード光および信号光によるクラッドモード光のそれぞれの少なくとも一部を筒状体へと入射させ、当該クラッドモード光がクラッドへ戻ることを抑制しつつ、当該クラッドモード光を外部に放出させることができる。このように、上記発明は、光ファイバの双方向に伝搬するクラッドモード光を外部に放出させることができる。

前記筒状体は、前記光ファイバの長手方向に沿って前記融着部を複数有することが好ましい。

上記のように融着部を複数有する場合、１つの融着部当たりの長さを短くすることができる。１つの融着部当たりの長さが短くされても、複数の融着部の合計長さがある程度の長さとされることによって、クラッドモード光が筒状体に入射しやすくなるので、クラッドモード光を外部に放出させることが容易になる。筒状体をクラッドに融着させる際、加熱条件が適切でなければ、クラッドと筒状体との間に隙間が生じたり、光ファイバに曲げが生じたりする場合がある。これらの問題は、クラッドと筒状体との融着部が長い場合に生じやすくなる傾向がある。しかし、上記のように１つの融着部当たりの長さが短くされることによって、クラッドと筒状体とが融着される際に、上記のような融着部の融着不良や光ファイバの曲がりが生じることを抑制することができる。融着部の融着不良が抑制されることによって、クラッドモード光は、筒状体に入射しやすくなり、外部に放出されやすくなる。また、光ファイバの曲がりが抑制されることによって、光ファイバを伝搬する信号光の品質劣化が抑制される。また、融着部が複数形成されることによって、複数の箇所からクラッドモード光を放出させやすくなるため、クラッドモード光によって熱が生じる箇所を分散させ易くなり、筒状体が局所的に加熱されることを抑制することができる。

また、前記光ファイバの長手方向に沿って前記筒状体を複数備えたことが好ましい。

筒状体が複数備えられることによって、融着部が複数形成されることになるため、上記と同様に１つの融着部当たりの長さを短くすることができる。従って、上記のように、クラッドと筒状体とが融着される際に、融着部の融着不良や光ファイバの曲がりが生じることを抑制することができる。

また、筒状体が複数備えられる場合、互いに隣り合う前記筒状体の端部の位置が前記光ファイバの径方向にずれていることが好ましい。

互いに隣り合う筒状体の端部の位置が上記のようにずれていることによって、互いに隣り合う筒状体のうち一方の筒状体の端部から放出される光が他方の筒状体の端部に入射することが抑制されるので、効率良くクラッドモード光を除去し易くなる。

また、前記筒状体の外周面の少なくとも一部が粗面化されたことが好ましい。

筒状体の外周面が粗面化されることによって、粗面化された部分に到達する光を散乱させて外部に放出させることが容易になる。従って、筒状体に入射する光を外部に放出させることが容易になる。

また、前記離間部の外周面が前記融着部の外周面より粗いことが好ましい。

クラッドモード光は、主に融着部においてクラッドから筒状体に入射する。そのため、融着部の外周面に到達するクラッドモード光の量の方が、離間部の外周面に到達するクラッドモード光の量より多い傾向にある。しかし、離間部の外周面が融着部の外周面より粗いことによって、離間部の外周面に到達する光のうち外部に放出される光の割合は、融着部の外周面に到達する光のうち外部に放出される光の割合よりも、高められ易くなる。従って、離間部の外周面で散乱して放出されるクラッドモード光の量と融着部の外周面で散乱して放出されるクラッドモード光の量との差を小さくし易くなり、クラッドモード光によって筒状体が局所的に加熱されることを抑制することができる。

また、上記光デバイスは、前記光ファイバの長手方向に沿って前記融着部を複数有し、互いに隣り合う前記融着部の長さが異なっていても良い。

融着部の長さに応じて、当該融着部から筒状体に入射するクラッドモード光の量をある程度調整することができる。よって、互いに隣り合う融着部の長さを変えることによって、所望の箇所から所望の量のクラッドモード光を放出させ易くなる。例えば、戻り光によるクラッドモード光は、光ファイバの出射端に近い融着部に入射しやすいと考えられる。よって、戻り光によるクラッドモード光が強いと想定される場合、光ファイバの出射端側から長手方向に沿って形成される融着部の長さが徐々に長くされることによって、それぞれの融着部に入射するクラッドモード光の量の差を小さくしやすくなる。その結果、戻り光によるクラッドモード光によって筒状体が局所的に加熱されることを抑制することができる。また、例えば、信号光によるクラッドモード光は、光源に近い融着部に入射しやすいと考えられる。よって、信号光によるクラッドモード光が強いと想定される場合、光源側から光ファイバの長手方向に沿って形成される融着部の長さが徐々に長くされることによって、それぞれの融着部に入射するクラッドモード光の量の差を小さくしやすくなる。その結果、信号光によるクラッドモード光によって筒状体が局所的に加熱されることを抑制することができる。

また、前記光ファイバの一方の端部に、前記光ファイバの外径より大きな外径を有する石英ブロックが接続され、前記石英ブロックのうち前記光ファイバが接続されるた側の面に、前記筒状体の一方の端部が接続されたことが好ましい。

光ファイバの外径よりも大きな外径を有する石英ブロックが光ファイバの端部に接続されることによって、光ファイバから石英ブロックに入射する光は、開口数に従って広がりながら石英ブロック内を伝搬し、エネルギー密度が低減される。このような石英ブロックが光ファイバに接続される場合において、石英ブロックから出射される光の一部は、加工対象物の表面で反射されて石英ブロック側に戻ってくることがある。さらに、このような戻り光の一部が石英ブロックのうち光ファイバが接続される部位の周囲に入射すると、その戻り光によって石英ブロックが加熱される場合がある。ここで、上記のように筒状体も石英ブロックに接続されることによって、石英ブロックのうち光ファイバが接続される部位の周囲に入射する戻り光の一部を筒状体に入射させて外部に放出させ易くなる。従って、戻り光によって石英ブロックが加熱されることを抑制することができる。

以上のように本発明によれば、光ファイバの双方向に伝搬するクラッドモード光を外部に放出させることができる光デバイスおよび当該光デバイスを備えるレーザ装置が提供される。

本発明の第１実施形態に係るレーザ装置を示す概念図である。 図１に示す光デバイスの一部を概略的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る光デバイスの一部を概略的に示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る光デバイスの一部を概略的に示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る光デバイスの一部を概略的に示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る光デバイスの一部を概略的に示す断面図である。 本発明の第６実施形態に係る光デバイスの一部を概略的に示す断面図である。

以下、本発明に係る光デバイスおよびレーザ装置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。

（第１実施形態）
＜レーザ装置＞
まず、本発明の第１実施形態に係るレーザ装置の構成について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ装置１を示す概念図である。図１に示すように、本実施形態のレーザ装置１は、複数の光源１０と光コンバイナ２０と光デバイス３０とを主な構成として備える。

それぞれの光源１０は、所定の波長の光を出射するレーザ装置とされ、例えば、ファイバレーザ装置や固体レーザ装置とされる。光源１０がファイバレーザ装置とされる場合、共振器型のファイバレーザ装置であったり、ＭＯ−ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置であったりする。それぞれの光源１０から出射する光は、例えば、波長が１０５０ｎｍの光とされる。

それぞれの光源１０には、光源１０から出射する光を伝搬する光ファイバ１１が接続されている。それぞれの光ファイバ１１は、例えば、コアの直径が２０μｍ程度のフューモードファイバとされる。従って、それぞれの光源１０から出射する光は、２から４程度のＬＰモードで、それぞれの光ファイバ１１を伝搬する。

光コンバイナ２０は、それぞれの光ファイバ１１のコアと光ファイバ２１のコアとを接続する部材である。光コンバイナ２０は、例えば、それぞれの光ファイバ１１と光ファイバ１１よりも直径の大きい光ファイバ２１とが端面接続されてなる。また、光ファイバ２１は、例えば、コアの直径が５０μｍから１００μｍ程度のマルチモードファイバとされる。

図２は、図１に示す光デバイス３０の一部を概略的に示す断面図であり、光ファイバ３１の中心軸に平行な断面図である。図２に示すように、光デバイス３０は、光ファイバ３１、石英ブロック３５、筐体４０、および筒状体５０を主な構成として備える。なお、図２および以下に示す各図において、各構成要素の大きさ、数および形状等は実際の態様と異なる場合がある。

光ファイバ３１は、光ファイバ２１の一部または光ファイバ２１に接続される他の光ファイバとされる。光ファイバ３１は、コア３１ａ、コア３１ａを囲うクラッド３１ｂ、およびクラッド３１ｂを被覆する被覆層３１ｃを有する。光ファイバ３１の一方の端部では、被覆層３１ｃが剥がされており、クラッド３１ｂが露出している。また、光ファイバ３１の一方の端面３１ｆは、酸水素バーナ等によって石英ブロック３５に融着されている。このような光ファイバ３１は、例えば、コア３１ａの直径が１００μｍ程度、クラッド３１ｂの外径が３６０μｍ程度の光ファイバとされる。

石英ブロック３５は、光ファイバ３１の外径より大きな外径を有する石英から成る柱状体である。石英ブロック３５は、例えば、直径８ｍｍ程度、長さ２３ｍｍ程度の石英から成る円柱状体とされる。石英ブロック３５は、光ファイバ３１の端面３１ｆが接続される入射面３５ｂおよび光ファイバ３１から入射される光が出射される出射面３５ａを有している。入射面３５ｂは光ファイバ３１の端面３１ｆより大きく、光ファイバ３１の端面３１ｆは入射面３５ｂの中央部に融着される。

筐体４０は、石英ブロック３５および光ファイバ３１の一部を収容する部材である。筐体４０は筒状に形成されており、光ファイバ３１の一方の端部が挿入される。また、筐体４０の一方の端部は、石英ブロック３５によって封止されている。筐体４０内において、石英ブロック３５は、外周面３５ｃがシリコーン系樹脂等の接着剤によって筐体４０の内周面に固定されることにより、位置が固定される。また、筐体４０の他方の端部は、スペーサ４５によって封止されている。スペーサ４５は、中心に貫通孔を有しており、当該貫通孔に光ファイバ３１が挿通される。なお、筐体４０の内周面、石英ブロック３５およびスペーサ４５によって形成される空間４２には、光ファイバ３１、石英ブロック３５および筐体４０を冷却する冷媒が満たされていても良い。

筐体４０は、例えば、熱伝導性に優れる銅等の金属によって構成されることが好ましい。また、筐体４０の外周面は、レーザ装置１から出射されるレーザ光のパワー等に応じて水冷されても良く、空冷されても良い。

筒状体５０は、導光性を有しており、光ファイバ３１のうちクラッド３１ｂが露出する部位において、クラッド３１ｂを囲う筒状体である。筒状体５０は、内周面がクラッド３１ｂの外周面に融着される融着部５１および内周面がクラッド３１ｂの外周面から離れている離間部５２を有する。すなわち、融着部５１において筒状体５０はクラッド３１ｂと一体になっており、離間部５２では筒状体５０とクラッド３１ｂとの間に間隙が形成されている。

また、融着部５１は光ファイバ３１の長手方向に沿って複数形成されており、離間部５２は筒状体５０のうち両端および互いに隣り合う融着部５１の間に形成される。離間部５２の内径は融着部５１の内径よりも大きく、離間部５２の外径は融着部５１の外径よりも大きいことから、融着部５１から離間部５２に向かうにつれて、筒状体５０は光ファイバ３１の径方向に広がるように湾曲している。融着部５１の数は特に限定されないが、例えば、６つ程度とすることができる。ただし、図２には、融着部５１が３つだけ示されている。なお、融着部５１の長さＬ１および離間部５２の長さＬ２は特に限定されないが、離間部５２の長さＬ２を融着部５１の長さＬ１より長くすることができる。

このような筒状体５０は、例えば、クラッド３１ｂを構成するガラスと同様のガラスや、クラッド３１ｂを構成するガラスよりも屈折率が高いガラスによって構成される。また、筒状体５０は、例えば、以下のようにして形成することができる。すなわち、まず、所定の長さのガラス管を用意し、当該ガラス管に光ファイバ３１のクラッド３１ｂが露出した部分を挿入する。その後、当該ガラス管のうち融着部５１となる部分を加熱して縮径し、ガラス管の内周面をクラッド３１ｂに融着させることにより、筒状体５０が形成される。上記のようにクラッド３１ｂの外径が３６０μｍとされる場合、例えば、長さ２００ｍｍ程度、外径２ｍｍ程度、内径０．５ｍｍ程度のガラス管を用いることができる。また、例えば、融着部５１の長さＬ１は５ｍｍ程度とすることができ、互いに隣り合う融着部５１間の距離（離間部５２の長さ）Ｌ２は１０ｍｍ程度とすることができる。このような融着部５１の形成には、酸水素バーナや炭酸ガスレーザ等を用いることができる。酸水素バーナを用いる場合、例えば、酸素流量を０．６Ｌ／ｍｉｎ程度、水素流量を２．３Ｌ／ｍｉｎ程度とすることができる。このように、筒状体５０は１本のガラス管によって容易に形成される。

また、筒状体５０の外周面は少なくとも一部が粗面化されていることが好ましく、離間部５２の外周面が融着部５１の外周面より粗いことがより好ましい。このような筒状体５０は、例えば、筒状体５０の外周面のうち粗面化したい部位が粗面化されたガラス管を用意し、当該ガラス管が上記のように光ファイバ３１に融着されることによって形成される。ガラス管が光ファイバ３１に融着される際、ガラス管のうち粗面化された部位が加熱されると、当該部位はやや滑らかになる。従って、例えば、外周面の全体が粗面化されたガラス管が上記のように光ファイバ３１に融着されることによって、融着部５１の外周面がやや滑らかになり、離間部５２の外周面が融着部５１の外周面より粗い筒状体５０を形成することができる。

また、筒状体５０のうち石英ブロック３５側の端部は、石英ブロック３５の入射面３５ｂに融着されている。

次に、本実施形態のレーザ装置１の動作および作用について説明する。

それぞれの光源１０から所定の波長の信号光が出射すると、それぞれの信号光は、光ファイバ１１を伝搬し、光コンバイナ２０で合波され、光ファイバ２１を介して光デバイス３０から出射する。光デバイス３０において、信号光は主にコア３１ａを伝搬する。しかし、光ファイバ同士の接続部等において信号光の一部がクラッドに入射し、当該信号光の一部がクラッド３１ｂを伝搬するクラッドモード光となることがある。

ここで、光デバイス３０では、クラッド３１ｂと筒状体５０とが融着される融着部５１において、クラッド３１ｂから筒状体５０へとクラッドモード光を入射させることができる。また、筒状体５０へと入射するクラッドモード光の少なくとも一部を、融着部５１の外周面から外部に放出させることができる。さらに、融着部５１の外周面から放出されなかったクラッドモード光の少なくとも一部を、筒状体５０内において離間部５２へと伝搬させ、離間部５２から外部に放出させることができる。このとき、離間部５２では、筒状体５０がクラッド３１ｂから離れているため、融着部５１から離間部５２へと伝搬するクラッドモード光は、クラッド３１ｂへ戻ることが抑制される。そのため、光デバイス３０は、信号光によるクラッドモード光の少なくとも一部を筒状体５０へと入射させ、当該クラッドモード光がクラッド３１ｂへ戻ることを抑制しつつ、当該クラッドモード光を外部に放出させることができる。

なお、筒状体５０が石英ブロック３５に接続されることにより、筒状体５０を介して石英ブロック３５にクラッドモード光が入射することがあるが、一般的に当該クラッドモード光は信号光に比べて強度が小さい。このため、石英ブロック３５から信号光と共にクラッドモード光が出射しても特に問題とならない。

また、融着部５１から離間部５２に向かうにつれて筒状体５０が上記のように湾曲していることによって、筒状体５０内を融着部５１から離間部５２に向かって伝搬する光は、筒状体５０の外周面に対する入射角が小さくなり、外部に放出され易い。

次に、光ファイバ３１を伝搬する信号光は、光ファイバ３１から石英ブロック３５に入射する。このように光ファイバから３１から石英ブロック３５に入射する信号光は、開口数に従って広がりながら石英ブロック３５内を伝搬し、エネルギー密度が低減され、出射面３５ａから出射する。出射面３５ａから出射される光は、図示されていない加工ヘッドによって集光されて加工対象物に照射される。このように加工対象物に照射される光は、加工対象物に吸収されることによって熱となり、加工に寄与する。

しかし、石英ブロック３５から出射される光の一部は、加工対象物の表面で反射され、さらにその反射光の一部は、石英ブロック３５に戻ることがある。レーザ装置１において、石英ブロック３５から出射されて加工点に理想的に集光された光が加工対象物の表面に垂直に入射して垂直に反射される場合、その反射光は、上記加工ヘッドで集光され、光ファイバ３１のコア３１ａに焦点を形成する。このように戻り光が光ファイバ３１のコア３１ａに再結合する場合は、その戻り光の強さを検知することは容易であるため、安全にレーザ光の出射を止める等の対策が施され、問題が生じることを未然に防ぎ易い。

しかし、実際には、加工ヘッドのレンズの収差や熱レンズ効果などにより、理想的な集光は難しい。さらに加工対象物の表面には一般的に微小な凹凸や斜面が形成されているため、加工対象物の表面で反射されて石英ブロック３５に戻ってくる戻り光は、光ファイバ３１のコア３１ａからずれた位置に入射する場合がある。例えば、戻り光は、光ファイバ３１のクラッド３１ｂに入射し、クラッド３１ｂを伝搬するクラッドモード光となる場合がある。このようなクラッドモード光の少なくとも一部は、上記の信号光によるクラッドモード光と同様に、融着部５１においてクラッド３１ｂから筒状体５０へ入射し、クラッド３１ｂへ戻ることを抑制されつつ、外部に放出される。

以上のように、筒状体５０が光ファイバ３１のクラッド３１ｂに融着されることによってクラッドモードストリッパが構成され、光デバイス３０は、光ファイバ３１を双方向に伝搬するクラッドモード光を外部に放出させることができる。

また、上記のように、筒状体５０の外周面の少なくとも一部は粗面化されていることが好ましい。筒状体５０の外周面が粗面化されることによって、粗面化された部分に到達する光を散乱させて外部に放出させることが容易になる。従って、筒状体５０に入射する光を外部に放出させることが容易になる。

また、クラッドモード光は、主に融着部５１においてクラッド３１ｂから筒状体５０に入射する。そのため、融着部５１の外周面に到達するクラッドモード光の量の方が、離間部５２の外周面に到達するクラッドモード光の量より多い傾向にある。しかし、上記のように離間部５２の外周面が融着部５１の外周面より粗いことによって、離間部５２の外周面に到達する光のうち外部に放出される光の割合は、融着部５１の外周面に到達する光のうち外部に放出される光の割合よりも、高められ易くなる。従って、離間部５２の外周面で散乱して放出されるクラッドモード光の量と融着部５１の外周面で散乱して放出されるクラッドモード光の量との差を小さくし易くなり、クラッドモード光によって筒状体５０が局所的に加熱されることを抑制することができる。

また、戻り光の入射位置が光ファイバ３１の径方向に更にずれ、戻り光の一部が石英ブロック３５のうち光ファイバ３１が接続される部位の周囲に入射することがある。このような戻り光は、石英ブロックを加熱する場合がある。しかし、光デバイス３０では、上記のように筒状体５０が石英ブロック３５に接続されることによって、石英ブロック３５のうち光ファイバ３１が接続される部位の周囲に照射される戻り光の一部を筒状体５０に入射させて外部に放出させ易い。従って、石英ブロック３５が戻り光によって加熱されることを抑制することができる。

また、本実施形態の筒状体５０は、光ファイバ３１の長手方向に沿って融着部５１を複数有しており、以下に説明するように、融着部５１の融着不良や光ファイバ３１の曲がりを抑制することができる。

上記のように融着部５１を複数有する場合、１つの融着部５１当たりの長さを短くすることができる。１つの融着部５１当たりの長さが短くされても、複数の融着部５１の合計長さがある程度の長さとされることによって、クラッドモード光が筒状体５０に入射しやすくなるので、クラッドモード光を外部に放出させることが容易になる。筒状体５０をクラッド３１ｂに融着させる際、加熱条件が適切でなければ、クラッド３１ｂと筒状体５０との間に隙間が生じたり、光ファイバ３１に曲げが生じたりする場合がある。これらの問題は、クラッド３１ｂと筒状体５０との融着部５１が長い場合に生じやすくなる傾向がある。上記のように１つの融着部５１当たりの長さが短くされることによって、クラッド３１ｂと筒状体５０とが融着される際に、上記のような融着部５１の融着不良や光ファイバ３１の曲がりが生じることを抑制することができる。融着部５１の融着不良が抑制されることによって、クラッドモード光は、筒状体５０に入射しやすくなり、外部に放出されやすくなる。また、光ファイバ３１の曲がりが抑制されることによって、光ファイバ３１を伝搬する信号光の品質劣化が抑制される。

また、融着部５１が複数形成される場合、融着部５１と離間部５２との間に形成される上記のような湾曲部の数が多くなる。そのため、筒状体５０内を伝搬する光の筒状体５０の外周面に対する入射角が小さくなる部位が多くなり、クラッドモード光を外部に放出させ易くなる。

また、融着部５１が複数形成されることによって、複数の箇所からクラッドモード光を放出させやすくなるため、クラッドモード光によって熱が生じる箇所を分散させ易くなり、筒状体５０が局所的に加熱されることを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図３は、本発明の第２実施形態に係るレーザ装置に備えられる光デバイス２３０の一部を概略的に示す断面図である。図３に示す光デバイス２３０は、筒状体５０にかえて筒状体２５０を複数有する以外は、上記第１実施形態に係る光デバイス３０と同様である。

複数の筒状体２５０は、それぞれ、光ファイバ３１のうちクラッド３１ｂが露出する部位において、クラッド３１ｂを囲う筒状体である。それぞれの筒状体２５０は、１つの融着部５１を有し、融着部５１の両端に離間部５２を有する。また、互いに隣り合う筒状体２５０は、互いに離間している。さらに、最も石英ブロック３５に近い筒状体２５０の石英ブロック３５側の端部は、石英ブロック３５の入射面３５ｂに融着されている。筒状体２５０の数は特に限定されないが、例えば、６つ程度とすることができる。ただし、図３には、筒状体２５０が３つだけ示されている。なお、融着部５１の長さＬ３、離間部５２の長さＬ４および互いに隣り合う融着部５１間の距離Ｌ５は特に限定されない。例えば、融着部５１の長さＬ３は離間部５２の長さＬ４より長くすることができ、互いに隣り合う融着部５１間の距離Ｌ５は融着部５１の長さＬ３より長くすることができる。

このよう筒状体２５０は、例えば、長さ以外は筒状体５０と同様のガラス管によって構成され、筒状体５０と同様にして形成される。上記のようにクラッド３１ｂの外径が３６０μｍとされる場合、例えば、長さ１０ｍｍ程度、外径２ｍｍ程度、内径０．５ｍｍ程度のガラス管を複数本用いて、複数の筒状体２５０を形成することができる。融着部５１の長さＬ３は、例えば５ｍｍ程度とすることができ、融着部５１の端から筒状体２５０の端までの距離（離間部５２の長さ）Ｌ４は、それぞれ２．５ｍｍ程度とすることができる。

光デバイス２３０は、光ファイバ３１の長手方向に沿って筒状体２５０を複数備えているので、融着部５１を複数有する。そのため、光デバイス３０と同様に、融着部５１の融着不良や光ファイバ３１の曲がりを抑制することができる。

また、光デバイス２３０に備えられる複数の筒状体２５０は互いに離間しており、互いに隣り合う筒状体２５０のうち一方の筒状体２５０から放出される光は、他方の筒状体２５０に入射しにくい。そのため、光デバイス２３０は、効率良くクラッドモード光を除去しやすい。また、複数の筒状体２５０は互いに離間していることによって、光ファイバ３１を曲げることができるので、光ファイバ３１の取り回しが容易になる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４を参照して詳細に説明する。なお、第１および第２実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図４は、本発明の第３実施形態に係るレーザ装置に備えられる光デバイス３３０の一部を概略的に示す断面図である。図４に示す光デバイス３３０は、複数の筒状体２５０にかえて複数の筒状体３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃを有する以外は、上記第２実施形態に係る光デバイス２３０と同様である。

複数の筒状体３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃは、それぞれ、光ファイバ３１のうちクラッド３１ｂが露出する部位において、クラッド３１ｂを囲う筒状体である。光ファイバ３１の出射端側から順に筒状体３５０ａ、筒状体３５０ｂ、筒状体３５０ｃが配置されている。それぞれの筒状体３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃは、１つの融着部５１を有する。また、筒状体３５０ａは融着部５１の両側に離間部３５２ａを有し、筒状体３５０ｂは融着部５１の両側に離間部３５２ｂを有し、筒状体３５０ｃは融着部５１の両側に離間部３５２ｃを有する。離間部３５２ａ、３５２ｂ、３５２ｃは、内径および外径の大きさ以外は、離間部５２と同様である。内径および外径の大きさは、離間部３５２ａ、離間部３５２ｂ、離間部３５２ｃの順に小さくなっている。すなわち、光ファイバ３１の出射端から離れるにつれて離間部３５２ａ，３５２ｂ，３５２ｃの内径および外径の大きさが徐々に小さくなっている。このように離間部３５２ａ，３５２ｂ，３５２ｃの内径および外径の大きさが順に小さくなっていることによって、互いに隣り合う筒状体３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃの端部の位置が、光ファイバ３１の径方向にずれる。また、最も石英ブロック３５に近い筒状体３５０ａの石英ブロック３５側の端部は、石英ブロック３５の入射面３５ｂに融着されている。

このような筒状体３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃは、例えば、外径および内径の大きさ以外は筒状体２５０と同様のガラス管によって構成される。従って、筒状体３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃは、例えば、以下のようにして形成することができる。すなわち、まず、外径および内径がそれぞれ異なるガラス管を複数本用意する。これらのガラス管に光ファイバ３１のクラッド３１ｂが露出した部分を挿通させた後、当該ガラス管のうち融着部５１となる部分を加熱して縮径すると共にクラッド３１ｂに融着させることにより、複数の筒状体３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃが形成される。

光デバイス３３０に備えられる複数の筒状体３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃは、互いに隣り合う端部の位置が上記のようにずれている。これにより、互いに隣り合う筒状体のうち一方の筒状体の端部から放出される光が他方の筒状体の端部に入射することが抑制されるので、クラッドモード光を効率良く除去することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図５を参照して詳細に説明する。なお、第１から第３実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図５は、本発明の第４実施形態に係るレーザ装置に備えられる光デバイス４３０の一部を概略的に示す断面図である。図５に示す光デバイス４３０は、複数の筒状体２５０にかえて複数の筒状体４５０を有する以外は、上記第２実施形態に係る光デバイス２３０と同様である。

複数の筒状体４５０は、それぞれ、光ファイバ３１のうちクラッド３１ｂが露出する部位において、クラッド３１ｂを囲う筒状体である。それぞれの筒状体４５０は、１つの融着部５１を有し、融着部５１の一方に離間部４５２ａを有し、他方に離間部４５２ｂを有する。離間部４５２ａ，４５２ｂは、内径および外径の大きさ以外は離間部５２と同様である。離間部４５２ａ，４５２ｂは、それぞれ光ファイバ３１の出射端から離れるにつれて内径および外径が大きくなっている。そして、互いに隣り合う筒状体４５０のうち一方の筒状体４５０の離間部４５２ａの最も内径および外径が小さい部位と、他方の筒状体４５０の離間部４５２ｂの最も内径および外径が大きい部位と、が互いに隣り合っている。従って、互いに隣り合う筒状体４５０の端部の位置が、光ファイバ３１の径方向にずれている。また、最も石英ブロック３５に近い筒状体４５０の石英ブロック３５側の端部は、石英ブロック３５の入射面３５ｂに融着されている。

このような筒状体４５０は、例えば、内径および外径の大きさ以外は筒状体２５０と同様のガラス管によって構成される。従って、筒状体４５０は、例えば、以下のようにして形成することができる。すなわち、まず、一方の端部から他方の端部に向かうにつれて内径および外径が大きくなるガラス管を複数本用意する。光ファイバ３１の出射端から離れるにつれて内径および外径が大きくなるようにこれらのガラス管を配置すると共に、これらのガラス管に光ファイバ３１のクラッド３１ｂが露出した部分を挿通させる。その後、これらのガラス管のうち融着部５１となる部分を加熱して縮径すると共にクラッド３１ｂに融着させることにより、複数の筒状体４５０が形成される。このように、複数の筒状体４５０は、１種類のガラス管によって形成されても良い。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第１から第４実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図６は、本発明の第５実施形態に係るレーザ装置に備えられる光デバイス５３０の一部を概略的に示す断面図である。図６に示す光デバイス５３０は、筒状体５０にかえて筒状体５５０を有する以外は、上記第１実施形態に係る光デバイス３０と同様である。

筒状体５５０は、光ファイバ３１のうちクラッド３１ｂが露出する部位において、クラッド３１ｂを囲う筒状体である。筒状体５５０は、内周面がクラッド３１ｂの外周面に融着される融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃを、光ファイバ３１の長手方向に沿って複数有する。複数の融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃは、光ファイバ３１の出射端側から、融着部５５１ａ、融着部５５１ｂ、融着部５５１ｃの順で形成されている。また、融着部５５１ａの長さＬ６、融着部５５１ｂの長さＬ７、融着部５５１ｃの長さＬ８は、Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８の順に短い。すなわち、融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃの長さは、光ファイバ３１の出射端側から離れるにつれて徐々に長くなっている。また、融着部５５１ａと融着部５５１ｂとの間の離間部５２の長さＬ９は、融着部５５１ｂとの融着部５５１ｃとの間の離間部５２の長さＬ１０より長い。すなわち、互いに隣り合う融着部の間に形成される離間部５２の長さは、光ファイバ３１の出射端に近づくにつれて徐々に長いくなっている。さらに、筒状体５５０の石英ブロック３５側の端部は、石英ブロック３５の入射面３５ｂに融着されている。

このような筒状体５５０は、融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃの長さを調整する以外は筒状体５０と同様にして形成することができる。

光デバイス５３０では、複数の融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃの長さが光ファイバ３１の出射端側から離れるにつれて徐々に長くなっていることによって、以下に説明するように筒状体５５０の局所的な加熱を抑制することができる。

戻り光によるクラッドモード光は、複数の融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃのうち光ファイバ３１の出射端に近い融着部に入射しやすいと考えられる。ここで、上記のように複数の融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃの長さが光ファイバ３１の出射端に近いほど短くされることによって、それぞれの融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃに入射するクラッドモード光の量の差を小さくしやすくなる。その結果、戻り光によるクラッドモード光によって筒状体５５０が局所的に加熱されることを抑制することができる。

また、光デバイス５３０では、互いに隣り合う融着部の間に形成される離間部５２の長さが光ファイバ３１の出射端に近づくにつれて徐々に長くなっていることによって、以下に説明するように筒状体５５０の局所的な加熱を抑制することができる。

戻り光によるクラッドモード光は、融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃから筒状体５５０に入射し、一部のクラッドモード光は融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃの外周面から外部に放出される。また、融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃから筒状体５５０に入射するクラッドモード光の他の一部は、当該クラッドモード光が入射する融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃの光源側に隣り合う離間部５２から外部に放出される。しかし、クラッドモード光が入射する融着部５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃおよび当該融着部の光源側に隣り合う離間部５２から放出されないクラッドモード光は、さらに光源側に形成される離間部５２まで伝搬することがある。従って、光ファイバ３１の出射端から離れた位置に形成される離間部５２には、光ファイバ３１の出射端側で放出されなかったクラッドモード光が累積して伝搬する場合がある。ここで、上記のように離間部５２の長さが光ファイバ３１の出射端に近づくにつれて徐々に長くされることによって、光ファイバ３１の出射端側の離間部５２でクラッドモード光を放出させ易くなる。従って、光源側の離間部５２に累積して伝搬されるクラッドモード光の量を少なくし易くなり、複数の離間部５２のそれぞれから放出されるクラッドモード光の量の差を小さくし易くなる。その結果、戻り光によるクラッドモード光によって筒状体５５０が局所的に加熱されることを抑制することができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第１から第５実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図７は、本発明の第６実施形態に係るレーザ装置に備えられる光デバイス６３０の一部を概略的に示す断面図である。図７に示す光デバイス６３０は、複数の筒状体２５０にかえて複数の筒状体６５０ａ，６５０ｂ，６５０ｃを有する以外は、上記第２実施形態に係る光デバイス２３０と同様である。

複数の筒状体６５０ａ，６５０ｂ，６５０ｃは、それぞれ、光ファイバ３１のうちクラッド３１ｂが露出する部位において、クラッド３１ｂを囲う筒状体である。筒状体６５０ａは、融着部６５１ａおよび融着部６５１ａの両端に形成される離間部５２を有する。また、筒状体６５０ｂは、融着部６５１ｂおよび融着部６５１ｂの両端に形成される離間部５２を有し、筒状体６５０ｃは、融着部６５１ｃおよび融着部６５１ｃの両端に形成される離間部５２を有する。複数の筒状体６５０ａ，６５０ｂ，６５０ｃは、光ファイバ３１の出射端側から、筒状体６５０ａ、筒状体６５０ｂ、筒状体６５０ｃの順で配置されている。また、融着部６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃの長さは、融着部６５１ａ、融着部６５１ｂ、融着部６５１ｃの順に短い。すなわち、融着部６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃの長さは、光ファイバ３１の出射端側から離れるにつれて徐々に長くなっている。さらに、最も石英ブロック３５に近い筒状体６５０ａの石英ブロック３５側の端部は、石英ブロック３５の入射面３５ｂに融着されている。

このような筒状体６５０ａ，６５０ｂ，６５０ｃは、融着部６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃの長さを調整する以外は、筒状体２５０と同様にして形成することができる。

光デバイス６３０に備えられる複数の筒状体６５０ａ，６５０ｂ，６５０ｃは互いに離間しており、互いに隣り合う筒状体６５０ａ，６５０ｂ，６５０ｃのうち一方の筒状体から放出される光は、他方の筒状体に入射しにくい。そのため、光デバイス６３０は、効率良くクラッドモード光を除去しやすい。また、光デバイス６３０では、複数の融着部６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃの長さが、光ファイバ３１の出射端側から離れるにつれて徐々に長くなっている。そのため、筒状体５５０と同様に、戻り光によるクラッドモード光によって筒状体６５０ａ，６５０ｂ，６５０ｃが局所的に加熱されることを抑制することができる。

以上、本発明について、第１から第６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、筒状体は石英ブロック３５に融着されていなくても良い。また、石英ブロック３５や筐体４０は必須の構成要素ではない。

また、第１から第６施形態では、融着部が一つの筒状体が複数設けられる例または融着部が複数の筒状体が一つ設けられる例を挙げて説明した。しかし、融着部が一つの筒状体が一つだけ設けられてもよく、融着部を複数有する筒状体が複数設けられてもよい。

また、これまでの説明では、筒状体からクラッドモード光を放出させやすくするためには、外周面の少なくとも一部が粗面化されていることが好ましいとした。しかし、筒状体からクラッドモード光を放出させやすくする手段はこれに限定されず、筒状体の少なくとも一部を高屈折率樹脂で被覆しても良い。

また、第４および第５実施形態では、互いに隣り合う筒状体の端部の位置を光ファイバの径方向にずらして複数の筒状体を形成する例をあげて説明したが、互いに隣り合う筒状体の端部の位置を光ファイバの径方向にずらす方法はこれらに限定されない。例えば、内径および外径が大きな筒状体と小さな筒状体とを用意し、これらが光ファイバの長手方向に沿って交互に配置されるようにしても良い。

また、第５および第６実施形態では、光ファイバの出射端に近い融着部程、融着部の長さが短い例を挙げて説明した。これにより、上記のように戻り光によるクラッドモード光によって筒状体が局所的に加熱されることを抑制することができる。しかし、信号光によるクラッドモード光が強いと想定される場合は、互いに隣り合う融着部のうち光源側に形成される融着部の方が短くされることが好ましい。信号光によるクラッドモード光は、光源に近い融着部に入射しやすいと考えられる。よって、光源側から光ファイバの長手方向に沿って形成される融着部の長さが徐々に長くされることによって、それぞれの融着部に入射するクラッドモード光の量の差を小さくしやすくなる。その結果、信号光によるクラッドモード光によって筒状体が局所的に加熱されることを抑制することができる。このように、融着部の長さに応じて、当該融着部から筒状体に入射するクラッドモード光の量をある程度調整することができる。よって、上記の例に限定されず、互いに隣り合う融着部の長さを変えることによって、所望の箇所から所望の量のクラッドモード光を放出させ易くなる。

以上説明したように、本発明によれば、光ファイバの双方向に伝搬するクラッドモード光を外部に放出させることができる光デバイスが提供され、加工機や医療用レーザ装置等の分野で利用することが期待される。

１・・・レーザ装置
１０・・・光源
２０・・・光コンバイナ
３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０・・・光デバイス
３１・・・光ファイバ
３１ａ・・・コア
３１ｂ・・・クラッド
３１ｃ・・・被覆層
３５・・・石英ブロック
４０・・・筐体
５０，２５０，３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ，４５０，５５０，６５０ａ，６５０ｂ，６５０ｃ・・・筒状体
５１，５５１ａ，５５１ｂ，５５１ｃ，６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃ・・・融着部
５２，３５２ａ，３５２ｂ，３５２ｃ，４５２ａ，４５２ｂ・・・離間部

Claims (9)

1. コアおよび前記コアを囲うクラッドを有する光ファイバと、
   導光性を有し前記クラッドを囲う筒状体と、
   を備え、
   前記筒状体は、内周面が前記クラッドに融着された融着部と、前記内周面が前記クラッドから離れた離間部と、を有し、
   前記離間部は、少なくとも前記筒状体の両端に形成された
   ことを特徴とする光デバイス。
2. 前記筒状体は、前記光ファイバの長手方向に沿って前記融着部を複数有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
3. 前記光ファイバの長手方向に沿って前記筒状体を複数備えた
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光デバイス。
4. 互いに隣り合う前記筒状体の端部の位置が前記光ファイバの径方向にずれている
   ことを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
5. 前記筒状体の外周面の少なくとも一部が粗面化された
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光デバイス。
6. 前記離間部の外周面が前記融着部の外周面より粗い
   ことを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
7. 前記光ファイバの長手方向に沿って前記融着部を複数有し、
   互いに隣り合う前記融着部の長さが異なる
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光デバイス。
8. 前記光ファイバの一方の端部に、前記光ファイバの外径より大きな外径を有する石英ブロックが接続され、
   前記石英ブロックのうち前記光ファイバが接続された側の面に、前記筒状体の一方の端部が接続された
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光デバイス。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の光デバイスと、
   前記光ファイバを伝搬する光を出射する少なくとも一つの光源と、
   を備える
   ことを特徴とするレーザ装置。

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