JP2019061277A

JP2019061277A - Combiner and laser device

Info

Publication number: JP2019061277A
Application number: JP2018236560A
Authority: JP
Inventors: 松本　亮吉; Ryokichi Matsumoto; 亮吉松本
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2019-04-18

Abstract

To provide a combiner more excellent in low loss property and reliability.SOLUTION: A combiner (1) includes an input fiber bundle (11), a bridge fiber (13), and an output fiber (14). The bridge fiber has a cross-section being circular and has a refractive index increases as it approaches a central axis. The bridge fiber (13) includes a GI fiber part (131) which allows beam fluxes emitted from the input fiber bundle (11) to converge.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複数の光源の各々から出力された光を合成するコンバイナに関する。また、そのようなコンバイナを備えたレーザ装置に関する。 The present invention relates to a combiner that combines light output from each of a plurality of light sources. The invention also relates to a laser device provided with such a combiner.

複数のレーザ光を合成することによって、ハイパワーなレーザ光を得るための光部品として、コンバイナが広く用いられている。例えば、複数のレーザダイオードを備えたファイバレーザにおいては、各レーザダイオードから出力されたレーザ光を合成するために、コンバイナ（励起コンバイナ）が用いられる。この場合、コンバイナにて得られた合成光は、励起光としてファイバ共振器に入力される。また、複数のファイバレーザを備えたファイバレーザシステムにおいては、各ファイバレーザから出力されたレーザ光を合成するために、コンバイナ（出力コンバイナ）が用いられている。この場合、コンバイナにて得られた合成光は、出力光として加工対象物に照射される。 A combiner is widely used as an optical component for obtaining a high power laser beam by combining a plurality of laser beams. For example, in a fiber laser provided with a plurality of laser diodes, a combiner (excitation combiner) is used to combine the laser beams output from the respective laser diodes. In this case, the combined light obtained by the combiner is input to the fiber resonator as excitation light. Further, in a fiber laser system provided with a plurality of fiber lasers, a combiner (output combiner) is used to combine laser beams output from the respective fiber lasers. In this case, the combined light obtained by the combiner is applied to the processing target as output light.

ファイバレーザシステムの出力コンバイナは、パワーの高いレーザ光を合成することから、発熱を抑制するために、光損失が小さいことが要求される。また、出力コンバイナにて得られる合成光についても、発散角が小さくビームプロファイルが良好であることなどが求められる。 The output combiner of the fiber laser system is required to have a small optical loss in order to suppress heat generation because it combines high power laser light. In addition, the combined light obtained by the output combiner is also required to have a small divergence angle and a good beam profile.

ファイバレーザシステムの出力コンバイナとして利用される従来のコンバイナ４を図４に示す。図４において、（ａ）は、コンバイナ４の斜視図であり、（ｂ）は、コンバイナ４の断面図である。コンバイナ４は、複数の入力ファイバ４１−１〜４１−７からなる入力ファイバ束４１と、ブリッジファイバ４３と、出力ファイバ４４とを備えている。入力ファイバ束４１を介してコンバイナ４に入力されたレーザ光は、ブリッジファイバ４３において合成され、出力ファイバ４４を介して外部に出力される。 A conventional combiner 4 used as an output combiner for a fiber laser system is shown in FIG. In FIG. 4, (a) is a perspective view of the combiner 4, and (b) is a cross-sectional view of the combiner 4. The combiner 4 comprises an input fiber bundle 41 consisting of a plurality of input fibers 41-1 to 41-7, a bridge fiber 43 and an output fiber 44. The laser light input to the combiner 4 through the input fiber bundle 41 is combined in the bridge fiber 43 and output to the outside through the output fiber 44.

ブリッジファイバ４３においては、出力ファイバ４４が接続される出射端面におけるコア径を、入力ファイバ束４１が接続される入射端面におけるコア径よりも小さくする必要がある。このため、ブリッジファイバ４３には、出射端面に近づくに従ってコア径が次第に小さくなる縮径部が設けられる。ブリッジファイバ４３の縮径比＝（入射端面におけるコア径）／（出射端面におけるコア径）を大きくするほど、ブリッジファイバ４３から出力ファイバ４４に入射する合成光のパワー密度を大きくすることができる。その結果、より加工能力の高いファイバレーザシステムを実現することが可能になる。 In the bridge fiber 43, it is necessary to make the core diameter at the output end face to which the output fiber 44 is connected smaller than the core diameter at the input end face to which the input fiber bundle 41 is connected. For this reason, the bridge fiber 43 is provided with a reduced diameter portion in which the core diameter gradually decreases as it approaches the emission end face. The power density of the combined light entering from the bridge fiber 43 to the output fiber 44 can be increased as the diameter reduction ratio of the bridge fiber 43 = (core diameter at the incident end surface) / (core diameter at the output end surface) is increased. As a result, it is possible to realize a fiber laser system with higher processing capability.

ただし、入力ファイバ束４１を構成する各入力ファイバ束からブリッジファイバ４３に入射したビームは、ブリッジファイバ４３の縮径部を伝播する過程で、ブリッジファイバ４３のコア−クラッド境界にて反射され、その伝播角を増大させる。このとき、ブリッジファイバ４３の縮径比を大きくするほど、伝播角の増大度が大きくなる。したがって、ブリッジファイバ４３の縮径比を大きくするほど、ブリッジファイバ４３から出力ファイバ４４に入射する合成光における高ＮＡ（Numerical Aperture）成分が増加する。ブリッジファイバ４３から出力ファイバ４４に入射する合成光のうち、出力ファイバ４４のＮＡを超えるＮＡを持つ成分は、出力ファイバ４４のコア４４ａに閉じ込めることができないので、出力ファイバ４４のコア４４ａから漏出して、出力ファイバ４４の被覆等を発熱させる。その結果、コンバイナ４の低損失性及び信頼性が損なわれる。 However, the beams incident on the bridge fiber 43 from each input fiber bundle constituting the input fiber bundle 41 are reflected at the core-cladding boundary of the bridge fiber 43 in the process of propagating through the reduced diameter portion of the bridge fiber 43 Increase the propagation angle. At this time, as the diameter reduction ratio of the bridge fiber 43 is increased, the degree of increase of the propagation angle is increased. Therefore, as the diameter reduction ratio of the bridge fiber 43 is increased, the high numerical aperture (NA) component in the combined light entering the output fiber 44 from the bridge fiber 43 is increased. Of the combined light incident from the bridge fiber 43 to the output fiber 44, a component having an NA exceeding that of the output fiber 44 can not be confined in the core 44a of the output fiber 44, and thus leaks from the core 44a of the output fiber 44 Thus, the coating of the output fiber 44 is heated. As a result, the low loss and reliability of the combiner 4 are impaired.

このような問題を解消することを目的として開発されたコンバイナとして、特許文献１に記載の光ファイバコンバイナ（以下、「コンバイナ５」と記載）が知られている。特許文献１に記載のコンバイナ５を図５に示す。図５において、（ａ）は、コンバイナ５の斜視図であり、（ｂ）は、コンバイナ５の断面図である。コンバイナ５は、複数の入力ファイバ５１−１〜５１〜７からなる入力ファイバ束５１と、複数のＧＩ（Graded Index）ファイバ５２−１〜５２−７からなるＧＩファイバ束５２と、ブリッジファイバ５３と、出力ファイバ５４とを備えている。従来のコンバイナ４との相違点は、入力ファイバ束５１を構成する各入力ファイバとブリッジファイバ５３との間にＧＩファイバが挿入されている点である。このＧＩファイバは、入力ファイバから入射したビームの発散角を低下させるＧＲＩＮレンズとして機能する。これにより、ブリッジファイバ５３から出力ファイバ５４に入射する合成光のパワー密度を低下させることなく、ブリッジファイバ５３から出力ファイバ５４に入射する合成光における高ＮＡ成分を減少させることができる。 As a combiner developed for the purpose of solving such a problem, an optical fiber combiner (hereinafter referred to as a "combiner 5") described in Patent Document 1 is known. The combiner 5 of patent document 1 is shown in FIG. In FIG. 5, (a) is a perspective view of the combiner 5 and (b) is a cross-sectional view of the combiner 5. The combiner 5 includes an input fiber bundle 51 consisting of a plurality of input fibers 51-1 to 51-7, a GI fiber bundle 52 consisting of a plurality of GI (graded index) fibers 52-1 to 52-7, and a bridge fiber 53 , And an output fiber 54. The difference from the conventional combiner 4 is that GI fibers are inserted between each input fiber constituting the input fiber bundle 51 and the bridge fiber 53. This GI fiber functions as a GRIN lens that reduces the divergence angle of the beam incident from the input fiber. Thus, the high NA component in the combined light entering from the bridge fiber 53 to the output fiber 54 can be reduced without reducing the power density of the combined light entering from the bridge fiber 53 to the output fiber 54.

特開２０１３−１９０７１４号（公開日：２０１３年９月２６日）JP-A-2013-190714 (release date: September 26, 2013)

しかしながら、特許文献１に記載のコンバイナ５においても、ＧＩファイバ束５２を構成する各ＧＩファイバからブリッジファイバ５３に入射したビームが、ブリッジファイバ５３の縮径部を伝播する過程で伝播角を増大させる点に変わりはない。特に、ＧＩファイバ束５２を構成するＧＩファイバ５２−１〜５２−７のうち、周辺部に配置されたＧＩファイバ５２−２〜５２−７（中心部に配置されたＧＩファイバ５２−１の周囲に配置されたＧＩファイバ５２−２〜５２−７）からブリッジファイバ５３に入射したビームは、図５に示したように、ブリッジファイバ５３のコア−クラッド境界において繰り返し反射されるため、ブリッジファイバ５３から出力ファイバ５４に入射する合成光において高ＮＡ成分を増加させる要因となる。ブリッジファイバ５３から出力ファイバ５４に入射する合成光において高ＮＡ成分が増加すると、コンバイナ５の低損失性及び信頼性が損なわれることは上述した通りである。 However, also in the combiner 5 described in Patent Document 1, the beams incident on the bridge fiber 53 from the GI fibers constituting the GI fiber bundle 52 increase the propagation angle in the process of propagating the reduced diameter portion of the bridge fiber 53. There is no change in points. In particular, among the GI fibers 52-1 to 52-7 forming the GI fiber bundle 52, the GI fibers 52-2 to 52-7 (the periphery of the GI fiber 52-1 disposed at the center portion) The beam incident on the bridge fiber 53 from the GI fibers 52-2 to 52-7) placed in the is repeatedly reflected at the core-cladding interface of the bridge fiber 53 as shown in FIG. In the combined light incident on the output fiber 54, the high NA component is increased. As described above, when the high NA component increases in the combined light entering the output fiber 54 from the bridge fiber 53, the low loss property and the reliability of the combiner 5 are impaired.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも低損失性及び信頼性に優れたコンバイナを実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a combiner that is excellent in low loss and reliability compared to the prior art.

上記の課題を解決するために、本発明に係るコンバイナは、複数の入力ファイバからなる入力ファイバ束と、上記入力ファイバ束から出射したビーム束が入射するＧＩファイバ部を有し、出射端面の直径が入射端面の直径よりも小さいブリッジファイバと、を備え、上記ＧＩファイバ部の断面は、円形であり、上記ＧＩファイバ部の屈折率は、上記ＧＩファイバ部の中心軸に近づくに従って高くなり、上記ＧＩファイバ部は、上記入力ファイバ束から出射したビーム束を集束することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the combiner according to the present invention has an input fiber bundle consisting of a plurality of input fibers, and a GI fiber portion to which a beam bundle emitted from the input fiber bundle is incident, and the diameter of the emission end face Is smaller than the diameter of the incident end face, the cross section of the GI fiber portion is circular, and the refractive index of the GI fiber portion becomes higher toward the central axis of the GI fiber portion, The GI fiber unit is characterized by focusing a beam bundle emitted from the input fiber bundle.

本発明に係るコンバイナにおいて、上記ＧＩファイバ部は、上記ブリッジファイバの出射端面の中心又は中心近傍において、上記入力ファイバ束から出射した複数のビームが交差するように、上記ビーム束を集束する、ことが好ましい。また、本発明に係るコンバイナは、上記ブリッジファイバから出射した上記ビーム束が入射する出力ファイバを更に備え、上記ＧＩファイバ部は、上記出力ファイバの入射端面の中心又は中心近傍において、上記入力ファイバ束から出射した複数のビームが交差するように、上記ビーム束を集束する、ことが好ましい。 In the combiner according to the present invention, the GI fiber unit focuses the beam bundle such that a plurality of beams emitted from the input fiber bundle intersect at or near the center of the output end face of the bridge fiber. Is preferred. The combiner according to the present invention further includes an output fiber on which the beam bundle emitted from the bridge fiber is incident, and the GI fiber portion is the input fiber bundle at or near the center of the incident end face of the output fiber. Preferably, the beam bundle is focused such that a plurality of beams emitted from the beam intersect.

本発明に係るコンバイナにおいて、上記ブリッジファイバは、入射端面が上記ＧＩファイバ部の出射端面に接続されたＳＩファイバ部を更に有し、上記ＳＩファイバ部は、コア径が出射端面に近づくに従い次第に小さくなる縮径部を含み、上記ＧＩファイバ部にて集束されたビーム束は、上記ＳＩファイバ部のコアを伝搬する、ことが好ましい。 In the combiner according to the present invention, the bridge fiber further includes an SI fiber portion whose incident end surface is connected to the emission end surface of the GI fiber portion, and the SI fiber portion becomes smaller gradually as the core diameter approaches the emission end surface. It is preferable that the beam bundle focused by the GI fiber portion propagates through the core of the SI fiber portion.

本発明に係るコンバイナにおいて、上記出力ファイバは、コアと、上記コアの外側面を覆うクラッドとを備え、上記出力ファイバの入射端面におけるコアと、上記ブリッジファイバの出射端面におけるコアとが少なくとも融着されている、ことが好ましい。 In the combiner according to the present invention, the output fiber includes a core and a clad covering the outer surface of the core, and at least the core at the incident end face of the output fiber and the core at the output end face of the bridge fiber are fused. Is preferred.

本発明に係るコンバイナは、上記入力ファイバ束を構成する少なくとも１つの入力ファイバと上記ブリッジファイバとの間に介在するＧＩファイバであって、該入力ファイバから出射されるビームの発散角を小さくするＧＩファイバを更に備えている、ことが好ましい。 A combiner according to the present invention is a GI fiber interposed between at least one input fiber forming the input fiber bundle and the bridge fiber, and the GI for reducing the divergence angle of the beam emitted from the input fiber Preferably, it further comprises a fiber.

本発明に係るコンバイナにおいて、上記ＧＩファイバは、上記少なくとも１つの入力ファイバから出射されるビームをコリメートする、ことが好ましい。 Preferably, in the combiner according to the present invention, the GI fiber collimates a beam emitted from the at least one input fiber.

本発明に係るコンバイナにおいて、上記出力ファイバが受光可能な入射角の最大値は、ｔａｎ^−１（（Ｄ／２）／Ｌ）よりも大きい、ことが好ましい。ここで、Ｄは、上記ブリッジファイバの中心から最も離れた入力ファイバの断面の外周に外接する円であって、中心が上記ＧＩファイバ部の中心近傍の一部と少なくとも重なる位置に接続される入力ファイバの中心位置と一致する円の直径であり、Ｌ（発明を実施するための形態における「Ｌ２」に相当）は、上記ブリッジファイバのＳＩファイバ部の長さである。 In the combiner according to the present invention, it is preferable that the maximum value of the incident angle at which the output fiber can receive light is larger than tan ⁻¹ ((D / 2) / L). Here, D is a circle circumscribed to the outer periphery of the cross section of the input fiber farthest from the center of the bridge fiber, and the input is connected at a position where the center at least overlaps with a part near the center of the GI fiber portion The diameter of a circle coinciding with the center position of the fiber, and L (corresponding to "L2" in the embodiment of the invention) is the length of the SI fiber portion of the bridge fiber.

なお、上記コンバイナと、複数のレーザ光源とを備え、上記複数のレーザ光源から出力されたレーザ光を上記コンバイナにて合成する、ことを特徴とするレーザ装置も本発明の範疇に含まれる。このようなレーザ装置としては、例えば、（１）上記コンバイナ（励起コンバイナ）と、複数のレーザダイオードを備え、励起光として上記複数のレーザダイオードから出力されたレーザ光を上記コンバイナにて合成するファイバレーザ、又は、（２）上記コンバイナ（出力コンバイナ）と、複数のファイバレーザを備え、出力光として上記複数のファイバレーザから出力されたレーザ光を上記コンバイナにて合成するファイバレーザシステムが挙げられる。 A laser device comprising the above-described combiner and a plurality of laser light sources and combining the laser beams output from the plurality of laser light sources by the above-described combiner is also included in the scope of the present invention. As such a laser device, for example, (1) a fiber including the above combiner (excitation combiner) and a plurality of laser diodes, and combining the laser light outputted from the plurality of laser diodes as the excitation light in the above combiner A laser or a fiber laser system that includes (2) the above-mentioned combiner (output combiner) and a plurality of fiber lasers, and combines the laser light outputted from the plurality of fiber lasers as output light by the above-mentioned combiner.

本発明によれば、従来のコンバイナと比べて、ブリッジファイバから出力ファイバに入射する合成光における高ＮＡ成分が生じ難くなる。したがって、従来のコンバイナよりも低損失性及び信頼性に優れたコンバイナを実現することができる。 According to the present invention, compared to the conventional combiner, the high NA component in the combined light entering the output fiber from the bridge fiber is less likely to occur. Therefore, it is possible to realize a combiner that is superior to the conventional combiner in low loss and reliability.

本発明の第１の実施形態に係るコンバイナの構成を示す図である。（ａ）は、そのコンバイナの斜視図であり、（ｂ）は、そのコンバイナの断面図である。It is a figure which shows the structure of the combiner which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (A) is a perspective view of the combiner, (b) is a cross-sectional view of the combiner. 本発明の第２の実施形態に係るコンバイナの構成を示す図である。（ａ）は、そのコンバイナの斜視図であり、（ｂ）は、そのコンバイナの断面図である。It is a figure showing composition of a combiner concerning a 2nd embodiment of the present invention. (A) is a perspective view of the combiner, (b) is a cross-sectional view of the combiner. 図１又は図２に示すコンバイナの利用例を示す図である。（ａ）は、そのコンバイナを励起コンバイナとして備えたファイバレーザのブロック図であり、（ｂ）は、そのコンバイナを出力コンバイナとして備えたファイバレーザシステムのブロック図である。It is a figure which shows the usage example of the combiner shown in FIG. 1 or FIG. (A) is a block diagram of a fiber laser provided with the combiner as an excitation combiner, (b) is a block diagram of a fiber laser system provided with the combiner as an output combiner. 従来のコンバイナの構成を示す図である。（ａ）は、そのコンバイナの斜視図であり、（ｂ）は、そのコンバイナの断面図である。It is a figure which shows the structure of the conventional combiner. (A) is a perspective view of the combiner, (b) is a cross-sectional view of the combiner. 従来のコンバイナの構成を示す図である。（ａ）は、そのコンバイナの斜視図であり、（ｂ）は、そのコンバイナの断面図である。It is a figure which shows the structure of the conventional combiner. (A) is a perspective view of the combiner, (b) is a cross-sectional view of the combiner.

本発明の実施形態について、図面に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、以下の説明において、ＧＩファイバは、ＧＩ（Graded Index）型の光ファイバのことを指し、ＳＩファイバは、ＳＩ（Step Index）型の光ファイバのことを指す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, GI fiber refers to GI (Graded Index) type optical fiber, and SI fiber refers to SI (Step Index) type optical fiber.

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るコンバイナ１の構成について、図１を参照して説明する。図１において、（ａ）は、コンバイナ１の斜視図であり、（ｂ）は、コンバイナ１の断面図である。 First Embodiment
The configuration of the combiner 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, (a) is a perspective view of the combiner 1, and (b) is a cross-sectional view of the combiner 1.

コンバイナ１は、複数の光源（不図示）の各々から出力された光を合成することによって、合成光を生成するための光部品であり、図１に示すように、入力ファイバ束１１と、ＧＩファイバ束１２と、ブリッジファイバ１３と、出力ファイバ１４と、を備えている。 The combiner 1 is an optical component for generating combined light by combining light output from each of a plurality of light sources (not shown), and as shown in FIG. A fiber bundle 12, a bridge fiber 13 and an output fiber 14 are provided.

入力ファイバ束１１は、複数の入力ファイバ１１−１〜１１−ｎからなる（ｎは、２以上の自然数）。特に、本実施形態においては、入力ファイバ束１１が、１つの入力ファイバ１１−１と、入力ファイバ１１−１の周りを取り囲むように配置された６つの入力ファイバ１１−２〜１１−７と、からなる。各入力ファイバ１１−ｉ（ｉ＝１〜７）は、ＳＩファイバであり、円柱状のコア１１ａと、コア１１ａの外側面を覆う円筒状のクラッド１１ｂと、を備えている。コア１１ａ及びクラッド１１ｂは、石英ガラスを主成分として構成されており、コア１１ａとクラッド１１ｂとの屈折率差は、コア１１ａに添加されたアップドーパント（屈折率を上昇させるためのドーパント）及びクラッド１１ｂに添加されたダウンドーパント（屈折率を低下させるためのドーパント）の一方又は両方により与えられている。 The input fiber bundle 11 is composed of a plurality of input fibers 11-1 to 11-n (n is a natural number of 2 or more). In particular, in the present embodiment, the input fiber bundle 11 includes one input fiber 11-1 and six input fibers 11-2 to 11-7 arranged to surround the input fiber 11-1. It consists of Each input fiber 11-i (i = 1 to 7) is an SI fiber, and includes a cylindrical core 11a and a cylindrical clad 11b covering the outer surface of the core 11a. The core 11 a and the clad 11 b are mainly composed of quartz glass, and the difference in refractive index between the core 11 a and the clad 11 b is determined by the up dopant (dopant for raising the refractive index) added to the core 11 a and the clad It is provided by one or both of the down dopants (dopant for reducing the refractive index) added to 11b.

なお、各入力ファイバ１１−ｉは、更に、クラッド１１ｂの外側面を覆う円筒状の樹脂被覆（不図示）を備えていてもよい。ただし、各入力ファイバ１１−ｉの出射端面近傍においては、図１に示すように、樹脂被覆が除去されており、クラッド１１−ｉｂの外側面が露出している。これは、各入力ファイバ１１−ｉの出射端面を対応するＧＩファイバ１２−ｉの入射端面に融着するためである。 Each input fiber 11-i may further include a cylindrical resin coating (not shown) covering the outer surface of the cladding 11b. However, in the vicinity of the output end face of each input fiber 11-i, as shown in FIG. 1, the resin coating is removed, and the outer surface of the clad 11-ib is exposed. This is because the output end face of each input fiber 11-i is fused to the incident end face of the corresponding GI fiber 12-i.

ＧＩファイバ束１２は、複数のＧＩファイバ１２−１〜１２−ｎからなる。特に、本実施形態においては、ＧＩファイバ束１２が、１つのＧＩファイバ１２−１と、ＧＩファイバ１２−１の周りを取り囲むように配置された６つのＧＩファイバ１２−２〜１２−７と、からなる。各ＧＩファイバ１２−ｉ（ｉ＝１〜７）は、直径が対応する入力ファイバ１１−ｉの直径と等しい円柱形状を有する。各ＧＩファイバ１２−ｉの入射端面は、対応する入力ファイバ１１−ｉの出射端面に接続（例えば、融着接続）されている。例えば、ＧＩファイバ１２−１の入射端面は、対応する入力ファイバ１１−１の出射端面に接続されている。各ＧＩファイバ１２−ｉは、対応する入力ファイバ１１−ｉから入射したビームの発散角を小さくするＧＲＩＮレンズとして機能する。なお、各ＧＩファイバ１２−ｉを、入射したビームの発散角を小さくするＧＲＩＮレンズとして機能させるためには、仮にビームを定常波として考えると、入射端において「節」となるビームの「節」に出射端が位置しないように、ＧＩファイバ１２−ｉの長さＬ０を、ｍ×Ｐ０／２（ｍは１以上の任意の整数）以外の値に設定すればよい。ここで、Ｐ０は、ＧＩファイバ１２−ｉのピッチ長（ビーム径変動周期×２）である。 The GI fiber bundle 12 comprises a plurality of GI fibers 12-1 to 12-n. In particular, in the present embodiment, the GI fiber bundle 12 includes one GI fiber 12-1 and six GI fibers 12-2 to 12-7 arranged to surround the GI fiber 12-1. It consists of Each GI fiber 12-i (i = 1 to 7) has a cylindrical shape whose diameter is equal to the diameter of the corresponding input fiber 11-i. The incident end face of each GI fiber 12-i is connected (for example, fusion spliced) to the output end face of the corresponding input fiber 11-i. For example, the incident end face of the GI fiber 12-1 is connected to the output end face of the corresponding input fiber 11-1. Each GI fiber 12-i functions as a GRIN lens that reduces the divergence angle of the beam incident from the corresponding input fiber 11-i. In order to make each GI fiber 12-i function as a GRIN lens that reduces the divergence angle of the incident beam, if the beam is considered as a standing wave, it should be at the “node” of the beam that becomes “node” at the incident end. The length L 0 of the GI fiber 12-i may be set to a value other than m × P 0/2 (m is an arbitrary integer greater than or equal to 1) so that the emission end is not located. Here, P 0 is the pitch length of the GI fiber 12-i (beam diameter fluctuation period × 2).

ブリッジファイバ１３は、ＧＩファイバ部１３１とＳＩファイバ部１３２とを備えている。ＧＩファイバ部１３１は、直径がＧＩファイバ１２−１〜１２−７の出射端面の外接円の直径Ｄよりも大きい円柱形状を有する。ＧＩファイバ部１３１の入射端面には、ＧＩファイバ１２−１〜１２−７の出射端面が接続（例えば、融着接続）されている。ＧＩファイバ部１３１は、ＧＩファイバ束１２から入射したビーム束を集束するＧＲＩＮレンズとして機能する。なお、ＧＩファイバ部１３１を、入射したビーム束を集束する（入射したビームの発散角を大きくする）ＧＲＩＮレンズとして機能させるためには、入射端において平行束であるビーム束が出射端において収斂束となるように、換言すれば、仮にビームを定常波として考えると、入射端において「腹」となるビームの「腹」から「節」までの区間に出射端が位置するように、ＧＩファイバ部１３１の長さＬ１を、ｍ×Ｐ１／２＜Ｌ１＜ｍ×Ｐ１／２＋Ｐ１／４（ｍは０以上の任意の自然数）に設定すればよい。ここで、Ｐ１は、ＧＩファイバ部１３１のピッチ長である。 The bridge fiber 13 includes a GI fiber portion 131 and an SI fiber portion 132. The GI fiber portion 131 has a cylindrical shape whose diameter is larger than the diameter D of the circumscribed circle of the output end face of the GI fibers 12-1 to 12-7. The exit end face of the GI fibers 12-1 to 12-7 is connected (for example, fusion spliced) to the entrance end face of the GI fiber portion 131. The GI fiber portion 131 functions as a GRIN lens for focusing a beam bundle incident from the GI fiber bundle 12. In order to cause the GI fiber portion 131 to function as a GRIN lens for focusing the incident beam bundle (increasing the divergence angle of the incident beam), the beam bundle which is a parallel bundle at the incident end converges at the output end In other words, if the beam is considered as a stationary wave, the GI fiber portion 131 is positioned so that the emitting end is located in the section from the "antinode" to the "node" of the beam that becomes the "antinode" at the incident end. The length L1 may be set to m × P1 / 2 <L1 <m × P1 / 2 + P1 / 4 (m is an arbitrary natural number of 0 or more). Here, P1 is the pitch length of the GI fiber portion 131.

ＳＩファイバ部１３２は、入射端面の直径がＧＩファイバ部１３１の直径と等しく、出射端面の直径がＧＩファイバ部１３１の直径よりも小さいＳＩファイバであり、断面が円形状のコア１３２ａと、コア１３２ａの外側面を覆う、断面が円環形状のクラッド１３２ｂと、を備えている。コア１３２ａ及びクラッド１３２ｂは、石英ガラスを主成分として構成されており、コア１３２ａとクラッド１３２ｂとの屈折率差は、コア１３２ａに添加されたアップドーパント又はクラッド１３２ｂに添加されたダウンドーパントにより与えられている。ＳＩファイバ部１３２のうち、入射端面を含む区間１３２ｃは、コア径及びクラッド径が一定の円柱形状を有しているのに対して、出射端面を含む区間１３２ｄは、出射端面に近づくに従ってコア径及びクラッド径が次第に小さくなる円錐台形状を有している。区間１３２ｄは、「縮径部」と呼ばれることもある。ＳＩファイバ部１３２の入射端面は、ＧＩファイバ部１３１の出射端面と接続（例えば、融着接続）されている。なお、クラッド１３２ｂは、省略されていてもよい。この場合、コア１３２ａの外側面を覆う空気がクラッド（エアクラッド）として機能する。 The SI fiber portion 132 is an SI fiber in which the diameter of the incident end face is equal to the diameter of the GI fiber portion 131 and the diameter of the output end face is smaller than the diameter of the GI fiber portion 131. And a cladding 132 b having an annular shape in cross section covering the outer side surface of The core 132a and the cladding 132b are composed mainly of quartz glass, and the refractive index difference between the core 132a and the cladding 132b is given by the up dopant added to the core 132a or the down dopant added to the cladding 132b. ing. The section 132c including the incident end face of the SI fiber portion 132 has a cylindrical shape having a constant core diameter and cladding diameter, while the section 132d including the output end face has a core diameter closer to the output end face And the diameter of the cladding becomes smaller and smaller. The section 132 d may be referred to as a “diameter reducing portion”. The incident end face of the SI fiber portion 132 is connected (for example, fusion spliced) to the exit end face of the GI fiber portion 131. The cladding 132 b may be omitted. In this case, the air covering the outer side surface of the core 132a functions as a clad (air clad).

出力ファイバ１４は、ＳＩファイバであり、円柱状のコア１４ａと、コア１４ａの外側面を覆う円筒状のクラッド１４ｂと、を備えている。コア１４ａ及びクラッド１４ｂは、石英ガラスを主成分として構成されており、コア１４ａとクラッド１４ｂとの屈折率差は、コア１４ａに添加されたアップドーパント又はクラッド１４ｂに添加されたダウンドーパントにより与えられている。出力ファイバ１４のコア径は、出射端面におけるブリッジファイバ１３のコア径と等しい。出力ファイバ１４の入射端面におけるコア１４ａは、ブリッジファイバ１３の出射端面におけるコア１３２ａに接続（例えば、融着接続）されており、出力ファイバ１４の入射端面におけるクラッド１４ｂは、ブリッジファイバ１３の出射端面におけるクラッド１３２ｂに接続（例えば、融着接続）されている。 The output fiber 14 is an SI fiber, and includes a cylindrical core 14 a and a cylindrical clad 14 b covering the outer surface of the core 14 a. The core 14 a and the cladding 14 b are composed mainly of quartz glass, and the refractive index difference between the core 14 a and the cladding 14 b is given by the up dopant added to the core 14 a or the down dopant added to the cladding 14 b ing. The core diameter of the output fiber 14 is equal to the core diameter of the bridge fiber 13 at the output end face. The core 14 a at the incident end face of the output fiber 14 is connected (for example, fusion spliced) to the core 132 a at the outgoing end face of the bridge fiber 13, and the clad 14 b at the incident end face of the output fiber 14 is the outgoing end face of the bridge fiber 13 Are connected (for example, fusion spliced) to the cladding 132b in

なお、出力ファイバ１４は、更に、クラッド１４ｂの外側面を覆う円筒状の樹脂被覆（不図示）を備えていてもよい。ただし、出力ファイバ１４の入射端面近傍においては、図１に示すように、樹脂被覆が除去されており、クラッド１４ｂの外側面が露出している。これは、出力ファイバ１４の入射端面を対応するブリッジファイバ１３の出射端面に融着するためである。 The output fiber 14 may further include a cylindrical resin coating (not shown) covering the outer surface of the cladding 14 b. However, in the vicinity of the incident end face of the output fiber 14, as shown in FIG. 1, the resin coating is removed, and the outer surface of the cladding 14b is exposed. This is because the incident end face of the output fiber 14 is fused to the output end face of the corresponding bridge fiber 13.

以上のように、本実施形態に係るコンバイナ１において、ブリッジファイバ１３は、ＧＩファイバ束１２から入射したビーム束を集束するＧＩファイバ部１３１を含んでいる。ＧＩファイバ部１３１は、その屈折率がＧＩファイバ部１３１の内側に向かうにつれて大きくなり、その屈折率がＧＩファイバ部１３１の外側に向かうにつれて小さくなるという性質を有する。また、ＧＩファイバ部１３１は、その内外方向における屈折率の変化率（傾き）がＧＩファイバ部１３１の外側に向かうにつれ大きくなるという性質を有する。このため、ＧＩファイバ部１３１の内側ほどビームが該ビームの伝搬方向に対して相対的に小さく曲げられ、ＧＩファイバ部１３１の外側ほどビームが該ビームの伝搬方向に対して相対的に大きく曲げられる。したがって、上記ビーム束を構成する複数のビームは、ＧＩファイバ部１３１に入射した後、以下の通り伝搬する。すなわち、ＧＩファイバ束１２を構成するＧＩファイバ１２−１〜１２−７のうち、周辺部に配置されたＧＩファイバ１２−２〜１２−７からブリッジファイバ１３に入射したビームは、ＧＩファイバ部１３１内において、ブリッジファイバ１３の内側に向かって該ビームの伝搬方向に対して相対的に大きく曲げられた後、出力ファイバ１４の入射端面に向かって直線状に伝搬する。また、ＧＩファイバ束１２を構成するＧＩファイバ１２−１〜１２−７のうち、中心部に配置されたＧＩファイバ１２−１からブリッジファイバ１３に入射したビームは、ＧＩファイバ部１３１内において、ブリッジファイバ１３の内側に向かって該ビームの伝搬方向に対して相対的に小さく曲げられるか、もしくは直線状に伝搬された後、出力ファイバ１４の入射端面に向かって直線状に伝搬する。以上より、上記ビーム束を構成する複数のビームは、ＧＩファイバ部１３１における上記の光屈折作用によって、ＧＩファイバ部１３１から出射した後は、ブリッジファイバ１３のコア−クラッド境界に到達しない様、出力ファイバ１４の入射端面に向かって直線状に伝搬し易くなる。このため、ブリッジファイバ１３のコア−クラッド境界で反射され難くなり、上記ビーム束を構成する複数のビームの伝搬角は、ブリッジファイバ１３を伝搬する過程で増加し難くなる。このため、ブリッジファイバ１３から出力ファイバ１４に入射する合成光において、高ＮＡ成分が生じ難くなる。すなわち、本実施形態によれば、ブリッジファイバ１３がＧＩファイバ部１３１を含んでいない場合と比べて、低損失性及び信頼性に優れたコンバイナ１を実現することができる。 As described above, in the combiner 1 according to the present embodiment, the bridge fiber 13 includes the GI fiber portion 131 which focuses the beam bundle incident from the GI fiber bundle 12. The GI fiber portion 131 has the property that its refractive index increases as it goes to the inside of the GI fiber portion 131, and its refractive index becomes smaller as it goes to the outside of the GI fiber portion 131. Also, the GI fiber portion 131 has the property that the rate of change (inclination) of the refractive index in the inward and outward directions increases as it goes to the outside of the GI fiber portion 131. Therefore, the beam is bent relatively small in the propagation direction of the beam toward the inside of the GI fiber portion 131, and the beam is bent relatively largely in the propagation direction of the beam toward the outside of the GI fiber portion 131. . Therefore, after being incident on the GI fiber portion 131, the plurality of beams constituting the beam bundle propagate as follows. That is, among the GI fibers 12-1 to 12-7 constituting the GI fiber bundle 12, the beams incident on the bridge fiber 13 from the GI fibers 12-2 to 12-7 arranged in the peripheral portion are GI fiber portions 131 In the inside, the beam is bent to a large extent relative to the propagation direction of the beam toward the inside of the bridge fiber 13, and then linearly propagates toward the incident end face of the output fiber 14. Further, among the GI fibers 12-1 to 12-7 constituting the GI fiber bundle 12, the beam incident on the bridge fiber 13 from the GI fiber 12-1 disposed at the central portion is bridged in the GI fiber portion 131. After being bent to a small degree relative to the propagation direction of the beam toward the inside of the fiber 13 or linearly propagated, the beam propagates linearly toward the incident end face of the output fiber 14. As described above, the plurality of beams constituting the beam bundle are output so as not to reach the core-cladding boundary of the bridge fiber 13 after being emitted from the GI fiber portion 131 by the above-described light refraction action in the GI fiber portion 131 It becomes easy to propagate linearly toward the incident end face of the fiber 14. For this reason, it becomes difficult to reflect at the core-cladding boundary of the bridge fiber 13, and the propagation angles of the plurality of beams constituting the beam bundle become difficult to increase in the process of propagating through the bridge fiber 13. For this reason, in the combined light which enters the output fiber 14 from the bridge fiber 13, a high NA component hardly occurs. That is, according to the present embodiment, it is possible to realize the combiner 1 excellent in the low loss property and the reliability as compared with the case where the bridge fiber 13 does not include the GI fiber portion 131.

なお、本実施形態に係るコンバイナ１において、ブリッジファイバ１３のＧＩファイバ部１３１は、ブリッジファイバ１３の出射端面の中心において、ＧＩファイバ束１２から入射した複数のビームが交差するように、ビーム束を集束させることが好ましい。これにより、上記ビーム束を構成する複数のビームは、ブリッジファイバ１３のコア−クラッド境界で更に反射され難くなり、上記ビーム束を構成する複数のビームの伝搬角は、ブリッジファイバ１３を伝搬する過程で更に増加し難くなる。このため、ブリッジファイバ１３から出力ファイバ１４に入射する合成光において、高ＮＡ成分が更に生じ難くなる。 In the combiner 1 according to the present embodiment, the GI fiber portion 131 of the bridge fiber 13 is configured such that a plurality of beams incident from the GI fiber bundle 12 intersect at the center of the emission end face of the bridge fiber 13 Focusing is preferred. As a result, the plurality of beams constituting the beam bundle become less likely to be reflected at the core-cladding interface of the bridge fiber 13, and the propagation angles of the plurality of beams constituting the beam bundle propagate in the bridge fiber 13 It becomes difficult to increase further. For this reason, in the combined light which enters the output fiber 14 from the bridge fiber 13, a high NA component is more difficult to occur.

なお、ブリッジファイバ１３の出射端面の中心において、ＧＩファイバ束１２からブリッジファイバ１３に入射した複数のビームが交差するように、ビーム束を集束させるためには、ＧＩファイバ部１３１の長さＬ１及びＳＩファイバ部１３２の長さＬ２を、関係式Ｌ２＝１／（ｎ・ｇ・ｔａｎ（ｇ・Ｌ１））を満たすように設定すればよい。ここで、ｎは、ＳＩファイバ部１３２に対するＧＩファイバ部１３１の中心部の比屈折率であり、ｇは、ＧＩファイバ部１３１の勾配係数である。ＧＩファイバ部１３１の勾配係数ｇは、ＧＩファイバ部１３１のピッチ長Ｐ１を用いてｇ＝２π／Ｐ１により定義される。また、ここでは、ｎ≒１とすることもできるので、上記関係式は、Ｌ２＝１／（ｇ・ｔａｎ（ｇ・Ｌ１））と簡単化することもできる。例えば、Ｐ１＝４０ｍｍの場合、ｇ＝０．１５７となるので、Ｌ１＝２ｍｍ、Ｌ２＝１９．６ｍｍとすれば、簡単化した関係式が満たされる。すなわち、ブリッジファイバ１３の出射端面の中心において、ＧＩファイバ束１２からブリッジファイバ１３に入射した複数のビームが交差するように、ビーム束を集束させることができる。 In order to focus the beam bundle such that a plurality of beams incident from the GI fiber bundle 12 to the bridge fiber 13 intersect at the center of the emission end face of the bridge fiber 13, the length L1 of the GI fiber portion 131 and The length L2 of the SI fiber portion 132 may be set to satisfy the relational expression L2 = 1 / (n · g · tan (g · L1)). Here, n is the relative refractive index of the central portion of the GI fiber portion 131 with respect to the SI fiber portion 132, and g is the gradient coefficient of the GI fiber portion 131. The gradient coefficient g of the GI fiber portion 131 is defined by g = 2π / P 1 using the pitch length P 1 of the GI fiber portion 131. Furthermore, since nn1 can also be set here, the above relational expression can also be simplified to L2 = 1 / (g · tan (g · L1)). For example, in the case of P1 = 40 mm, g = 0.157, so if L1 = 2 mm and L2 = 19.6 mm, the simplified relational expression is satisfied. That is, the beam bundle can be focused such that a plurality of beams entering the bridge fiber 13 from the GI fiber bundle 12 intersect at the center of the emission end face of the bridge fiber 13.

なお、ブリッジファイバ１３の出射端面の中心において、ＧＩファイバ束１２からブリッジファイバ１３に入射した複数のビームが交差するように、ビーム束を集束する構成に代えて、以下のような構成を採用しても同様の効果が得られる。（１）ブリッジファイバ１３の出射端面の中心近傍において、ＧＩファイバ束１２からブリッジファイバ１３に入射した複数のビームが交差するように、ビーム束を集束する構成。（２）出力ファイバ１４の入射端面の中心において、ＧＩファイバ束１２からブリッジファイバ１３に入射した複数のビームが交差するように、ビーム束を集束する構成。（３）出力ファイバ１４の入射端面の中心近傍において、ＧＩファイバ束１２からブリッジファイバ１３に入射した複数のビームが交差するように、ビーム束を集束する構成。ここで、ブリッジファイバ１３の出射端面の中心近傍とは、当該中心からの距離が、ブリッジファイバ１３の径方向に関して、ブリッジファイバ１３の入射端面（又はブリッジファイバ１３の最大径部分）の半径と比べて十分に小さく（例えば、１／１０以下）、ブリッジファイバ１３の軸方向に関して、ブリッジファイバ１３のＳＩファイバ部１３２の長さＬ２と比べて十分に小さい（例えば、１／１０以下）点の集合のことを指す。また、出力ファイバ１４の入射端面の中心近傍とは、出力ファイバ１４の入射端面において該入射端面の中心からの距離が該入射端面の半径と比べて十分に小さい（例えば、１／１０以下）点の集合のことを指す。 The following configuration is adopted instead of the configuration for focusing the beam bundle so that a plurality of beams incident from the GI fiber bundle 12 to the bridge fiber 13 intersect at the center of the emission end face of the bridge fiber 13 The same effect can be obtained. (1) A configuration in which beam bundles are converged such that a plurality of beams incident on the bridge fiber 13 from the GI fiber bundle 12 cross in the vicinity of the center of the emission end face of the bridge fiber 13. (2) A configuration in which beam bundles are converged such that a plurality of beams incident from the GI fiber bundle 12 to the bridge fiber 13 intersect at the center of the incident end face of the output fiber 14. (3) A configuration in which beam bundles are converged such that a plurality of beams incident from the GI fiber bundle 12 to the bridge fiber 13 intersect in the vicinity of the center of the incident end face of the output fiber 14. Here, in the vicinity of the center of the emission end face of the bridge fiber 13, the distance from the center is compared with the radius of the incident end face of the bridge fiber 13 (or the maximum diameter portion of the bridge fiber 13) in the radial direction of the bridge fiber 13. A point sufficiently small (eg, 1/10 or less) and sufficiently small (eg, 1/10 or less) in the axial direction of the bridge fiber 13 compared to the length L2 of the SI fiber portion 132 of the bridge fiber 13 Point to Further, in the vicinity of the center of the incident end face of the output fiber 14, the distance from the center of the incident end face at the incident end face of the output fiber 14 is sufficiently small (for example, 1/10 or less) compared to the radius of the incident end face. Refers to the set of

また、本実施形態に係るコンバイナ１においては、各入力ファイバ１１−ｉとブリッジファイバ１３との間に、該入力ファイバ１１−ｉから入射したビームの発散角を小さくするＧＩファイバ１２−ｉが介在している。したがって、ＧＩファイバ束１２からブリッジファイバ１３に入射したビーム束は、ブリッジファイバ１３を伝搬する過程で広がり難くなる。その結果、上記ビーム束を構成する複数のビームは、ブリッジファイバ１３のコア−クラッド境界で更に反射され難くなり、上記ビーム束を構成する複数のビームの伝搬角は、ブリッジファイバ１３を伝搬する過程で更に増加し難くなる。このため、ブリッジファイバ１３から出力ファイバ１４に入射する合成光において、高ＮＡ成分が更に生じ難くなる。 Further, in the combiner 1 according to the present embodiment, a GI fiber 12-i is interposed between each input fiber 11-i and the bridge fiber 13 to reduce the divergence angle of the beam incident from the input fiber 11-i. doing. Therefore, the beam bundle incident on the bridge fiber 13 from the GI fiber bundle 12 becomes difficult to spread in the process of propagating through the bridge fiber 13. As a result, the plurality of beams constituting the beam bundle are further less likely to be reflected at the core-cladding interface of the bridge fiber 13, and the propagation angles of the plurality of beams constituting the beam bundle propagate in the bridge fiber 13. It becomes difficult to increase further. For this reason, in the combined light which enters the output fiber 14 from the bridge fiber 13, a high NA component is more difficult to occur.

なお、本実施形態に係るコンバイナ１において、各入力ファイバ１１−ｉとブリッジファイバ１３との間に介在するＧＩファイバ１２−ｉは、該入力ファイバ１１−ｉから入射したビームをコリメートする（発散角を０°にする）ことが好ましい。これにより、ＧＩファイバ束１２からブリッジファイバ１３に入射したビーム束は、ブリッジファイバ１３を伝搬する過程で発散角が広がることなくブリッジファイバ１３の出射端面に到達する。その結果、上記ビーム束を構成する複数のビームは、ブリッジファイバ１３のコア−クラッド境界でより一層反射され難くなり、上記ビーム束を構成する複数のビームの伝搬角は、ブリッジファイバ１３を伝搬する過程でより一層増加し難くなる。このため、ブリッジファイバ１３から出力ファイバ１４に入射する合成光において、高ＮＡ成分がより一層生じ難くなる。 In the combiner 1 according to this embodiment, the GI fiber 12-i interposed between each input fiber 11-i and the bridge fiber 13 collimates the beam incident from the input fiber 11-i (a divergence angle Is preferably 0 °). As a result, the beam bundle incident on the bridge fiber 13 from the GI fiber bundle 12 reaches the emission end face of the bridge fiber 13 without spreading the divergence angle in the process of propagating through the bridge fiber 13. As a result, the plurality of beams constituting the beam bundle become more difficult to be reflected at the core-cladding interface of the bridge fiber 13, and the propagation angles of the plurality of beams constituting the beam bundle propagate in the bridge fiber 13. It becomes more difficult to increase in the process. For this reason, in the combined light which enters the output fiber 14 from the bridge fiber 13, the high NA component is more difficult to occur.

なお、入力ファイバ１１−ｉからＧＩファイバ１２−ｉに入射したビームをコリメートするためには、当該ビームがＧＩファイバ１２−ｉの入射端面の中心付近に集光されている場合、ＧＩファイバ１２−ｉの長さＬ０を、ｋ×Ｐ０／４（ｋは任意の奇数）に設定すればよい。ここで、Ｐ０は、ＧＩファイバ１２−ｉのピッチ長である。 In order to collimate the beam incident on the GI fiber 12-i from the input fiber 11-i, when the beam is condensed near the center of the incident end face of the GI fiber 12-i, the GI fiber 12-i The length L0 of i may be set to k × P0 / 4 (k is an arbitrary odd number). Here, P0 is the pitch length of GI fiber 12-i.

本実施形態に係るコンバイナ１においては、（１）ＧＩファイバ１２−ｉによって、入力ファイバ１１−ｉからＧＩファイバ１２−ｉに入射したビームをコリメートする構成と、（２）ブリッジファイバ１３のＧＩファイバ部１３１によって、ブリッジファイバ１３の出射端面の中心において、ＧＩファイバ束１２からブリッジファイバ１３に入射した複数のビームが交差するように、ビーム束を集束する構成と、が併用されている。したがって、上記ビーム束を構成する複数のビームを、ブリッジファイバ１３のコア−クラッド境界で反射されることなく、ブリッジファイバ１３の出射端面の中心に到達させることができる。この場合、上記ビーム束を構成する複数のビームがブリッジファイバ１３から出力ファイバ１４に入射する際の入射角は、ｔａｎ^−１（（Ｄ／２）／Ｌ２）よりも小さくなる。ここで、Ｄは、入力ファイバ１１−１〜１１−７のうち、接続されるブリッジファイバ１３の中心から最も離れた入力ファイバの断面の外周に外接する円であって、この円の中心が、ＧＩファイバ部１３１の中心近傍の一部と少なくとも重なる位置に接続される入力ファイバ１１−１（ＧＩファイバ１２−１）の中心位置と一致する円の直径であり、Ｌ２は、ブリッジファイバ１３のＳＩファイバ部１３２の長さである。ここで、ＧＩファイバ部１３１の中心近傍とは、ＧＩファイバ部１３１の中心位置およびＧＩファイバ部１３１の中心位置から、Ｄ／２の±５％以内の値だけずれた位置を指す。例えば、Ｄ／２＝０．２ｍｍ、Ｌ２＝４０ｍｍである場合、上記ビーム束を構成する複数のビームがブリッジファイバ１３から出力ファイバ１４に入射する際の入射角は、ｔａｎ^−１（０．２／４０）≒０．３°よりも小さくなる。屈折率≒１．４５とした場合、この入射角０．３°は、ＮＡ＝１．４５・ｓｉｎ（０．３°）≒０．００７に相当し、通常のＳＩファイバのＮＡと比べて十分に小さい。この場合、出力ファイバ１４が、受光可能な（閉じ込め可能な）入射角の最大値がｔａｎ^−１（（Ｄ／２）／Ｌ２）よりも大きいＳＩファイバであれば、ブリッジファイバ１３から出力ファイバ１４に入射したビームを、もれなく出力ファイバ１４のコア１４ａに閉じ込めることができる。 In the combiner 1 according to the present embodiment, (1) a configuration for collimating a beam incident on the GI fiber 12-i from the input fiber 11-i by the GI fiber 12-i, and (2) GI fiber of the bridge fiber 13 The portion 131 combines the beam bundle such that a plurality of beams incident from the GI fiber bundle 12 to the bridge fiber 13 intersect at the center of the emission end face of the bridge fiber 13. Therefore, the plurality of beams constituting the beam bundle can reach the center of the emission end face of the bridge fiber 13 without being reflected at the core-cladding interface of the bridge fiber 13. In this case, the incident angles when a plurality of beams constituting the beam bundle enter the output fiber 14 from the bridge fiber 13 are smaller than tan ⁻¹ ((D / 2) / L2). Here, D is a circle circumscribing the outer periphery of the cross section of the input fiber farthest from the center of the bridge fiber 13 to be connected among the input fibers 11-1 to 11-7, and the center of this circle is The diameter of a circle that coincides with the center position of the input fiber 11-1 (GI fiber 12-1) connected to a position at least overlapping a part near the center of the GI fiber portion 131, L2 is the SI of the bridge fiber 13 It is the length of the fiber portion 132. Here, the vicinity of the center of the GI fiber portion 131 indicates a position deviated from the center position of the GI fiber portion 131 and the center position of the GI fiber portion 131 by a value within ± 5% of D / 2. For example, in the case of D / 2 = 0.2 mm and L2 = 40 mm, the incident angle when a plurality of beams constituting the beam bundle enter the output fiber 14 from the bridge fiber 13 is tan ⁻¹ (0.2 / 40) smaller than 0.3. When the refractive index is approximately 1.45, this incident angle of 0.3 ° corresponds to NA = 1.45 · sin (0.3 °) ≒ 0.007, which is sufficient compared to the NA of a normal SI fiber. Small. In this case, if the output fiber 14 is an SI fiber in which the maximum value of the receivable (confinable) incident angle is larger than tan ⁻¹ ((D / 2) / L 2), the bridge fiber 13 to the output fiber 14 The light beam incident on the light source 14 can be completely confined to the core 14 a of the output fiber 14.

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るコンバイナ２の構成について、図２を参照して説明する。図２において、（ａ）は、コンバイナ２の斜視図であり、（ｂ）は、コンバイナ２の断面図である。 Second Embodiment
The configuration of the combiner 2 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, (a) is a perspective view of the combiner 2, and (b) is a cross-sectional view of the combiner 2.

コンバイナ２は、複数の光源（不図示）の各々から出力された光を合成することによって、合成光を生成するための光部品であり、図２に示すように、入力ファイバ束２１と、ブリッジファイバ２３と、出力ファイバ２４と、を備えている。 The combiner 2 is an optical component for generating combined light by combining light output from each of a plurality of light sources (not shown), and as shown in FIG. A fiber 23 and an output fiber 24 are provided.

第１の実施形態に係るコンバイナ１と第２の実施形態に係るコンバイナ２との相違点は、以下のとおりである。すなわち、第１の実施形態に係るコンバイナ１においては、入力ファイバ束１１を構成する各入力ファイバ１１−ｉがＧＩファイバ１２−ｉを介してブリッジファイバ１３の入射端面に接続されているのに対して、第２の実施形態に係るコンバイナ２においては、入力ファイバ束２１を構成する各入力ファイバ２１−ｉが直接（ＧＩファイバ１２−ｉを介さずに）ブリッジファイバ２３の入射端面に接続されている。 The differences between the combiner 1 according to the first embodiment and the combiner 2 according to the second embodiment are as follows. That is, in the combiner 1 according to the first embodiment, each input fiber 11-i constituting the input fiber bundle 11 is connected to the incident end face of the bridge fiber 13 via the GI fiber 12-i. In the combiner 2 according to the second embodiment, each input fiber 21-i constituting the input fiber bundle 21 is directly connected to the incident end face of the bridge fiber 23 (without the GI fiber 12-i). There is.

コンバイナ２は、上記の相違点を除いて第１の実施形態に係るコンバイナ１と同様に構成されている。すなわち、コンバイナ２が備える入力ファイバ束２１、ブリッジファイバ２３、及び出力ファイバ２４は、それぞれ、第１の実施形態に係るコンバイナ１が備える入力ファイバ束１１、ブリッジファイバ１３、及び出力ファイバ１４と同様に構成されている。 The combiner 2 is configured in the same manner as the combiner 1 according to the first embodiment except for the above difference. That is, the input fiber bundle 21, the bridge fiber 23, and the output fiber 24 included in the combiner 2 are the same as the input fiber bundle 11, the bridge fiber 13, and the output fiber 14 included in the combiner 1 according to the first embodiment, respectively. It is configured.

本実施形態に係るコンバイナ２においても、ブリッジファイバ２３は、入力ファイバ束２１から入射したビーム束を集束するＧＩファイバ部２３１を含んでいる。したがって、上記ビーム束を構成する複数のビームは、ブリッジファイバ２３のコア−クラッド境界で反射され難くなり、上記ビーム束を構成する複数のビームの伝搬角は、ブリッジファイバ２３を伝搬する過程で増加し難くなる。このため、ブリッジファイバ２３から出力ファイバ２４に入射する合成光において、高ＮＡ成分が生じ難くなる。すなわち、本実施形態によれば、ブリッジファイバ２３がＧＩファイバ部２３１を含んでいない場合と比べて、低損失性及び信頼性に優れたコンバイナ２を実現することができる。 Also in the combiner 2 according to the present embodiment, the bridge fiber 23 includes the GI fiber portion 231 for focusing the beam bundle incident from the input fiber bundle 21. Therefore, the plurality of beams constituting the beam bundle are less likely to be reflected at the core-cladding interface of the bridge fiber 23, and the propagation angles of the plurality of beams constituting the beam bundle increase in the process of propagating the bridge fiber 23. It becomes difficult to do. For this reason, in the combined light which enters the output fiber 24 from the bridge fiber 23, a high NA component hardly occurs. That is, according to the present embodiment, it is possible to realize the combiner 2 which is excellent in the low loss property and the reliability as compared with the case where the bridge fiber 23 does not include the GI fiber portion 231.

〔利用例〕
上述した各実施形態に係るコンバイナ１，２は、各種レーザ装置において利用することができる。例えば、図３の（ａ）に示す複数のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６を備えたファイバレーザＦＬをレーザ装置として用いた場合において、上述した各実施形態に係るコンバイナ１，２は、励起光として上記複数のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ６の各々から出力されたレーザ光を合成する励起コンバイナＰＣとして利用することができる。また、図３の（ｂ）に示す複数のファイバレーザＦＬ１〜ＦＬ６を備えたファイバレーザシステムＦＬＳにおいて、上述した各実施形態に係るコンバイナ１，２は、出力光として上記複数のファイバレーザＦＬ１〜ＦＬ６の各々から出力されたレーザ光を合成する出力コンバイナＯＣとして利用することができる。 [Example of use]
The combiners 1 and 2 according to each embodiment described above can be used in various laser devices. For example, in the case where a fiber laser FL including a plurality of laser diodes LD1 to LD6 shown in FIG. 3A is used as a laser device, the combiners 1 and 2 according to the above-described embodiments may use the above plurality as excitation light. Can be used as an excitation combiner PC that synthesizes the laser light output from each of the laser diodes LD1 to LD6. Further, in the fiber laser system FLS including the plurality of fiber lasers FL1 to FL6 illustrated in (b) of FIG. 3, the combiners 1 and 2 according to each of the embodiments described above include the plurality of fiber lasers FL1 to FL6 as output light. Can be used as an output combiner OC which combines the laser light output from each of.

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 [Items to be added]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the claims. That is, an embodiment obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims is also included in the technical scope of the present invention.

１コンバイナ（第１の実施形態）
１１入力ファイバ束
１１−１〜１１−７入力ファイバ
１２ＧＩファイバ束
１２−１〜１２−７ＧＩファイバ
１３ブリッジファイバ
１３１ＧＩファイバ部
１３２ＳＩファイバ部
１４出力ファイバ
２コンバイナ（第２の実施形態）
２１入力ファイバ束
２１−１〜２１−７入力ファイバ
２３ブリッジファイバ
２３１ＧＩファイバ部
２３２ＳＩファイバ部
２４出力ファイバ 1 Combiner (first embodiment)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 input fiber bundle 11-1 to 11-7 input fiber 12 GI fiber bundle 12-1 to 12-7 GI fiber 13 bridged fiber 131 GI fiber part 132 SI fiber part 14 output fiber 2 combiner (2nd Embodiment)
Reference Signs List 21 input fiber bundle 21-1 to 21-7 input fiber 23 bridged fiber 231 GI fiber portion 232 SI fiber portion 24 output fiber

Claims

An input fiber bundle consisting of multiple input fibers,
A bridge fiber having a GI fiber portion to which a beam bundle emitted from the input fiber bundle is incident, and a diameter of an emission end surface being smaller than a diameter of the incidence end surface;
The cross section of the GI fiber portion is circular,
The refractive index of the GI fiber portion increases as it approaches the central axis of the GI fiber portion,
The GI fiber unit focuses a beam bundle emitted from the input fiber bundle.
A combiner characterized by

The GI fiber section focuses the beam bundle such that a plurality of beams emitted from the input fiber bundle intersect at or near the center of the output end face of the bridge fiber.
The combiner according to claim 1, characterized in that:

An output fiber on which the beam bundle emitted from the bridge fiber is incident;
The GI fiber section focuses the beam bundle such that a plurality of beams emitted from the input fiber bundle intersect at or near the center of the incident end face of the output fiber.
The combiner according to claim 1, characterized in that:

The output fiber comprises a core and a cladding covering the outer surface of the core,
At least the core at the incident end face of the output fiber and the core at the output end face of the bridge fiber are fused
A combiner according to claim 3, characterized in that.

The GI fiber interposed between the at least one input fiber forming the input fiber bundle and the bridge fiber, further comprising a GI fiber for reducing the divergence angle of the beam emitted from the input fiber.
The combiner according to any one of claims 1 to 4, characterized in that.

The GI fiber collimates a beam emitted from the at least one input fiber,
A combiner according to claim 5, characterized in that.

The combiner according to any one of claims 1 to 6 and a plurality of laser light sources, and the laser light output from the plurality of laser light sources is combined by the combiner.
A laser device characterized by