JP2020067641A - ファイバ構造体、パルスレーザ装置、及びスーパーコンティニューム光源 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を高めることが可能なファイバ構造体、パルスレーザ装置、及びスーパーコンティニューム光源を提供する。【解決手段】ファイバ構造体１００は、端部同士が互いに突き合うように配置された第１及び第２光ファイバ１０１，１０２と、第１光ファイバ１０１の端部と第２光ファイバ１０２の端部との間に配置された可飽和吸収体１０３と、第１光ファイバ１０１の端部及び第２光ファイバ１０２の端部を内部に収容する筐体１０６と、を備える。可飽和吸収体１０３は、カーボンナノチューブを含むシート状である。筐体１０６の内部における可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋは、気密状態である。【選択図】図４

Description

本発明は、ファイバ構造体、パルスレーザ装置、及びスーパーコンティニューム光源に関する。

従来のファイバ構造体に関する技術として、例えば特許文献１には、ファイバレーザ用の可飽和吸収体として、ファイバ端面にグラフェンを取り付けた光学素子が記載されている。

米国特許出願公開第２０１２／００３９３４４号明細書

上記従来技術では、可飽和吸収体の寿命が十分ではなく、耐久性の点で改善の余地がある。

そこで、本発明は、耐久性を高めることが可能なファイバ構造体、パルスレーザ装置、及びスーパーコンティニューム光源を提供することを課題とする。

本発明に係るファイバ構造体は、端部同士が互いに突き合うように配置された第１及び第２光ファイバと、第１光ファイバの端部と第２光ファイバの端部との間に配置され、カーボンナノチューブを含むシート状の可飽和吸収体と、第１光ファイバの端部及び第２光ファイバの端部を内部に収容する筐体と、を備え、筐体の内部における可飽和吸収体を含む空間は、気密状態である。

カーボンナノチューブは酸化に弱いところ、本発明のファイバ構造体では、可飽和吸収体を含む空間を気密状態とすることにより、可飽和吸収体におけるカーボンナノチューブの酸化による劣化を抑制することができる。可飽和吸収体の寿命を十分なものとし、耐久性を高めることが可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、筐体は、第１筐体を有し、第１筐体は、ジルコニアで形成され、管状を呈していてもよい。この場合、第１筐体により、可飽和吸収体を含む空間を気密状態としつつ、第１筐体により第１光ファイバの端部と第２光ファイバの端部とを位置決めすることが可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、第１筐体と第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、及び第１筐体と第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間は、封止材によって封止されていてもよい。この場合、封止材を利用して、可飽和吸収体を含む空間の気密状態を確実に実現可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、筐体は、第２筐体を有し、第２筐体には、第２筐体の内部における可飽和吸収体を含む空間と連通する第１チップ管が設けられていてもよい。この場合、第１チップ管を介して、気密状態の可飽和吸収体を含む空間から気体ないし液体を流出、又は、気密状態の可飽和吸収体を含む空間へ気体ないし液体を流入させることが可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、第２筐体と第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、第２筐体と第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間、及び第２筐体と第１チップ管との間は、封止材によって封止されていてもよい。この場合、封止材を利用して、可飽和吸収体を含む空間の気密状態を確実に実現可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、第２筐体と第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、及び、第２筐体と第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間は、気密用Ｏリングによって封止され、第２筐体と第１チップ管との間は、封止材によって封止されていてもよい。この場合、気密用Ｏリング及び封止材を利用して、可飽和吸収体を含む空間の気密状態を確実に実現可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、第２筐体は、ステンレス鋼、アルミ合金又は銅合金で形成されていてもよい。筐体の耐食性を高め、ひいては、耐久性を高めることが可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、封止材は、真空気密用エポキシ接着剤、はんだ又はろう材であってもよい。接着性の高い真空気密用エポキシ接着剤、はんだ又はろう材を封止材として用いることで、封止材を接着剤としても機能させることができる。

本発明に係るファイバ構造体では、第１筐体と第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、及び第１筐体と第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間の少なくとも何れかは、溶接されていてもよい。この場合、溶接により、可飽和吸収体を含む空間の気密状態を確実に実現可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、第２筐体と第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、第２筐体と第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間、及び第２筐体と第１チップ管との間の少なくとも何れかは、溶接されていてもよい。この場合、溶接により、可飽和吸収体を含む空間の気密状態を確実に実現可能となる。

本発明に係るファイバ構造体は、第１光ファイバの端部及び第２光ファイバの端部の周囲に設けられたアダプタ部と、第１光ファイバをアダプタ部に連結する第１コネクタ部と、を備え、第１コネクタ部は、第１光ファイバの端部を第２光ファイバ側へ押圧する第１ばね部を含んでいてもよい。この場合、第１光ファイバを第２光ファイバ側へ押圧することで、これらの間に挟まれた可飽和吸収体の熱拡散が良好となり、可飽和吸収体の寿命を十分なものとし、耐久性を高めることが可能となる。

本発明に係るファイバ構造体は、第２光ファイバをアダプタ部に連結する第２コネクタ部を備え、第２コネクタ部は、第２光ファイバの端部を第１光ファイバ側へ押圧する第２ばね部を含んでいてもよい。この場合、第２光ファイバを第１光ファイバ側へ押圧することで、これらの間に挟まれた可飽和吸収体の熱拡散が良好となり、可飽和吸収体の寿命を十分なものとし、耐久性を高めることが可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、筐体は、内部にアダプタ部及び第１コネクタ部を収容する第３筐体を有し、第３筐体には、第３筐体の内部における可飽和吸収体を含む空間と連通する第２チップ管が設けられていてもよい。この場合、第３筐体の内部にアダプタ部及び第１コネクタ部をそのまま収容して、可飽和吸収体を含む空間を気密状態とすることができる。また、第２チップ管を介して、気密状態の可飽和吸収体を含む空間から気体ないし液体を流出、又は、気密状態の可飽和吸収体を含む空間へ気体ないし液体を流入させることが可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、可飽和吸収体は、シート状の樹脂材料と、樹脂材料中に分散された複数のカーボンナノチューブと、を含んでいてもよい。この場合、樹脂材料は空気の透過性が高いことから、カーボンナノチューブの酸化による劣化を抑制する上記作用効果は顕著である。

本発明に係るファイバ構造体では、可飽和吸収体を含む空間には、不活性ガス又は不活性液体が充填されていてもよい。これにより、可飽和吸収体におけるカーボンナノチューブの劣化を一層抑制することができ、耐久性を一層高めることが可能となる。

本発明に係るファイバ構造体では、不活性ガスは、Ｎ_２又は希ガスであり、不活性液体は、フッ素系不活性液体であってもよい。この場合、可飽和吸収体におけるカーボンナノチューブの劣化を抑制する上記作用効果を効果的に実現できる。

本発明に係るパルスレーザ装置は、上記ファイバ構造体を備える。このパルスレーザ装置においても、上記ファイバ構造体と同様に、耐久性を高めることが可能となる。

本発明に係るスーパーコンティニューム光源は、上記パルスレーザ装置を備える。このスーパーコンティニューム光源においても、上記ファイバ構造体と同様に、耐久性を高めることが可能となる。

本発明によれば、耐久性を高めることが可能なファイバ構造体、パルスレーザ装置、及びスーパーコンティニューム光源を提供することが可能となる。

第１実施形態に係るスーパーコンティニューム光源を示す概略構成図である。 図１のパルスレーザ装置を示す概略構成図である。 図１のファイバ構造体を示す斜視図である。 （ａ）は、図３のファイバ構造体を示す縦断面図である。（ｂ）は、図４（ａ）の一部を拡大して示す縦断面図である。 図３のファイバ構造体の耐久試験結果を示すグラフである。 第２実施形態に係るファイバ構造体を示す縦断面図である。 図６のファイバ構造体の製造方法を示す図である。 （ａ）は、図７の続きを示す図である。（ｂ）は、図８（ａ）の続きを示す図である。 図８（ｂ）の続きを示す図である。 第３実施形態に係るファイバ構造体を示す斜視図である。 図１０のＡ−Ａ線に沿っての断面図である。 第４実施形態に係るファイバ構造体を示す断面図である。 実施形態に係るファイバ構造体の耐久試験結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１に示されるように、スーパーコンティニューム光源１は、スーパーコンティニューム光を生成する光源である。スーパーコンティニューム光源１は、パルスレーザ装置１０、ファイバ増幅器２０、パルス圧縮ファイバ３０及び高非線形光ファイバ５０を具備する。

パルスレーザ装置１０は、リング型のレーザ発振器である。パルスレーザ装置１０の詳細は後述する。パルスレーザ装置１０の出力端は、ファイバ増幅器２０に接続されている。ファイバ増幅器２０の出力端は、パルス圧縮ファイバ３０に接続されている。パルス圧縮ファイバ３０の出力端は、高非線形光ファイバ５０に接続されている。高非線形光ファイバ５０は、スーパーコンティニューム光を生成する高非線形ファイバである。高非線形光ファイバ５０は、入力されたパルス光のスペクトル幅を非線形光学効果により拡張し、スーパーコンティニューム光へ変換する。高非線形光ファイバ５０の出力端から、スーパーコンティニューム光が出力される。

図２に示されるように、パルスレーザ装置１０は、超短パルス（フェムト秒）レーザ装置を構成する。パルスレーザ装置１０は、励起光源１１、増幅用光ファイバ１３、及びファイバ構造体１００を備える。ループ状に構成される光ファイバ１６の光路上に、ファイバ構造体１００が配置される励起光源１１は、例えばレーザダイオードである。励起光源１１からの連続光は、増幅用光ファイバ１３に入力され、一方向にのみ循環する。ファイバ構造体１００は、可飽和吸収体１０３を備えた構造体である。ファイバ構造体１００の詳細は、後述する。

可飽和吸収体１０３は、入射光強度に依存して光透明度が変化する材料である。入射光強度が弱い線形領域では、可飽和吸収体１０３は入射光を吸収する。入射光強度が高いレベルに達すると可飽和吸収体１０３の吸収は減少し、当該入射光は可飽和吸収体１０３を透過する。パルスレーザ装置１０では、発振するレーザ光の振幅は雑音成分により時間的に高周波数で変動しているために、入射光強度が高いレベルの光が可飽和吸収体１０３で吸収されずに透過し、パルス光となる。パルス光は、リング型の共振器を巡回する連続光に重畳されて、誘導放出が促進されて強度が大きくなり、更に、可飽和吸収体１０３を透過し易くなる。このようにしてパルス光が成長しながらリング型の共振器を巡回する間に、可飽和吸収体１０３の可飽和吸収特性とファイバ非線形効果と波長分散効果とによって、パルス光が生成される。生成された当該光パルスは、分離されて出力される。

次に、ファイバ構造体１００について、具体的に説明する。

図３及び図４に示されるように、ファイバ構造体１００は、第１光ファイバ１０１、第２光ファイバ１０２、可飽和吸収体１０３、第１フェルール１０４、第２フェルール１０５、及び筐体１０６を備える。第１光ファイバ１０１及び第２光ファイバ１０２は、シングルモードファイバである。第１光ファイバ１０１の端部と第２光ファイバ１０２の端部とは、突き合うように配置されている。第１光ファイバ１０１の端面と第２光ファイバ１０２の端面とは、互いに対向している。

可飽和吸収体１０３は、第１光ファイバ１０１の端部と第２光ファイバ１０２の端部との間に配置されている。可飽和吸収体１０３は、第１光ファイバ１０１の端面と第２光ファイバ１０２の端面とで挟み込まれている。可飽和吸収体１０３は、カーボンナノチューブを含むシート状を呈するシート体である。可飽和吸収体１０３は、円形のシート状を呈する。可飽和吸収体１０３は、超短パルスレーザ装置のモードロック用の物質である。

可飽和吸収体１０３は、シート状の樹脂材料と、樹脂材料中に分散された複数のカーボンナノチューブと、を含む。樹脂材料としては、耐熱性に優れた材料が用いられている。カーボンナノチューブは、１５６０ｎｍ帯の光を吸収し、入射光強度が高いレベルに達すると当該吸収が減少する可飽和吸収特性を有する。

第１フェルール１０４は、セラミックスで形成された円筒体であり、第１光ファイバ１０１の端部が挿入されている。第１フェルール１０４は、その端面が第１光ファイバ１０１の端面に対して同じ面となるように構成されている。第１フェルール１０４の端面は、第１光ファイバ１０１の軸方向の直交面に対して傾斜している。

第２フェルール１０５は、セラミックスで形成された円筒体であり、第２光ファイバ１０２の端部が挿入されている。第２フェルール１０５は、その端面が第２光ファイバ１０２の端面に対して同じ面となるように構成されている。第２フェルール１０５の端面は、第２光ファイバ１０２の軸方向の直交面に対して傾斜している。

第１フェルール１０４の端面と第２フェルール１０５の端面とは、互いに対向する。第１フェルール１０４と第２フェルール１０５とは、互いに接近する方向に押圧された（押し付けられた）状態で筐体１０６に固定されている。これにより、第１光ファイバ１０１の端部と第２光ファイバ１０２の端部とは、互いに接近する方向に押圧されている。第１フェルール１０４の端面と第２フェルール１０５の端面とは、その間で可飽和吸収体１０３を挟持する。「押圧」とは、力を加えて押し付けることを意味する。

筐体１０６は、スリーブ（第１筐体）１１０を有する。スリーブ１１０は、円管状を呈する。スリーブ１１０は、ジルコニアで形成されている。スリーブ１１０は、第１光ファイバ１０１の端部及び第２光ファイバ１０２の端部を内部に収容する。スリーブ１１０は、第１フェルール１０４の端部と嵌合する。スリーブ１１０は、第２フェルール１０５の端部と嵌合する。スリーブ１１０は、第１光ファイバ１０１の端部及び第２光ファイバ１０２の端部を保持し、これらの軸合わせ及び角度合わせを容易に実現する。

スリーブ１１０と第１光ファイバ１０１が挿入された第１フェルール１０４との間、及び、スリーブ１１０と第２光ファイバ１０２が挿入された第２フェルール１０５との間は、封止材Ｓによって接着されて封止されている。封止材Ｓは、例えば、接着剤としての機能を有する真空気密用エポキシ接着剤、はんだ又はろう材である。

スリーブ１１０の内部において、第１光ファイバ１０１と第２光ファイバ１０２との間に挟まれた可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋは、気密状態である。空間Ｋは、スリーブ１１０の内面と第１光ファイバ１０１の端部と第２光ファイバ１０２の端部とにより画成されている。空間Ｋは、可飽和吸収体１０３の周囲空間である。空間Ｋにおいて、可飽和吸収体１０３は、第１光ファイバ１０１及び第１フェルール１０４の端面と第２光ファイバ１０２及び第２フェルール１０５の端面とによって互いに押圧されている。押圧力としては、例えば５００ｇｆ〜１ｋｇｆである。空間Ｋには、不活性ガス又は不活性液体が充填されている。不活性ガスは、Ｎ_２（窒素）又は希ガスである。希ガスは、Ｘｅ（キセノン）又はＡｒ（アルゴン）等である。不活性液体は、フッ素系不活性液体である。

このようなファイバ構造体１００を製造する場合、不活性ガス又は不活性液体の雰囲気で、第１光ファイバ１０１が取り付けられた第１フェルール１０４をスリーブ１１０に挿入すると共に、第２光ファイバ１０２が取り付けられた第２フェルール１０５をスリーブ１１０に挿入し、これらの端面で可飽和吸収体１０３を挟み、第１フェルール１０４及び第２フェルール１０５を両端から押し付けながら封止材Ｓを塗布してシールする。これにより、可飽和吸収体１０３の周辺の空間Ｋが、気密状態で且つ不活性ガス又は不活性液体の雰囲気に保たれる。

以上、ファイバ構造体１００、パルスレーザ装置１０及びスーパーコンティニューム光源１では、カーボンナノチューブは酸化に弱いところ、可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋを気密状態とすることにより、可飽和吸収体１０３におけるカーボンナノチューブの酸化による劣化を抑制することができる。可飽和吸収体１０３の寿命を十分なものとし、耐久性を高めることが可能となる。

図５は、ファイバ構造体１００の耐久試験結果を示すグラフである。図中において、横軸は、連続動作時間である。縦軸は、スペクトルの相対的な半値幅（半値幅相対値）を表しており、連続動作時間が０時間のときの半値幅を１００％としたときの値である。耐久試験では、性能が低下するとスペクトルの半値幅が急激に狭くなることから、半値幅相対値により、寿命特性を見極めることができる。

図５に示されるように、ファイバ構造体１００による性能データＤ１は、長時間に亘って性能を維持できている。一方、可飽和吸収体１０３が大気雰囲気中にあるファイバ構造体による性能データＤ２は、連続動作時間が６５時間で性能が急激に悪化してしまう。ファイバ構造体１００によれば、耐久性及び寿命特性を大幅に改善できることが確認できる。

ファイバ構造体１００、パルスレーザ装置１０及びスーパーコンティニューム光源１は、筐体１０６として、ジルコニアで形成され管状を呈するスリーブ１１０を備える。スリーブ１１０により、可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋを気密状態にしつつ、第１光ファイバ１０１の端部と第２光ファイバ１０２の端部を位置決めすることが可能となる。

ファイバ構造体１００、パルスレーザ装置１０及びスーパーコンティニューム光源１では、スリーブ１１０と第１フェルール１０４との間、及びスリーブ１１０と第２フェルール１０５との間は、封止材Ｓによって封止されている。この場合、封止材Ｓを利用して、可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋの気密状態を確実に実現可能となる。

ファイバ構造体１００、パルスレーザ装置１０及びスーパーコンティニューム光源１では、封止材Ｓは、真空気密用エポキシ接着剤、はんだ又はろう材である。接着性の高い真空気密用エポキシ接着剤、はんだ又はろう材を封止材Ｓとして用いることで、封止材Ｓを接着剤として機能させることができる。スリーブ１１０と第１フェルール１０４を接着し、スリーブ１１０と第２フェルール１０５とを接着しつつ、空間Ｋを封止することができる。真空気密用エポキシ接着剤、はんだ又はろう材を、基材に合わせて適宜選択して用いることができる。

ファイバ構造体１００、パルスレーザ装置１０及びスーパーコンティニューム光源１では、可飽和吸収体１０３は、シート状の樹脂材料と、樹脂材料中に分散された複数のカーボンナノチューブと、を含む。この場合、樹脂材料は空気の透過性が高いことから、カーボンナノチューブの酸化による劣化を抑制する上記作用効果は顕著である。

ファイバ構造体１００、パルスレーザ装置１０及びスーパーコンティニューム光源１では、可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋには、不活性ガス又は不活性液体が充填されている。これにより、可飽和吸収体１０３におけるカーボンナノチューブの劣化を一層抑制することができ、耐久性を一層高めることが可能となる。

ファイバ構造体１００、パルスレーザ装置１０及びスーパーコンティニューム光源１では、不活性ガスは、Ｎ_２又は希ガスであり、不活性液体は、フッ素系不活性液体である。この場合、可飽和吸収体１０３におけるカーボンナノチューブの劣化を抑制する上記作用効果を効果的に実現できる。

ファイバ構造体１００、パルスレーザ装置１０及びスーパーコンティニューム光源１では、可飽和吸収体１０３は、第１フェルール１０４の端面と第２フェルール１０５の端面とによって押圧されている。これにより、可飽和吸収体１０３の熱拡散が良好となり、可飽和吸収体１０３の寿命を十分なものとし、耐久性を高めることが可能となる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態の説明では、第１実施形態と異なる点について説明する。

図６に示されるように、本実施形態のファイバ構造体２００は、スリーブ１１０（図４参照）に代えて、スリーブ２１０を備える。スリーブ２１０は、横断面がＣ型の割スリーブである。スリーブ２１０には、軸方向に延びるスリットが形成されている。スリーブ２１０は、挿入された第１フェルール１０４及び第２フェルール１０５の端部を締め付けるような弾性力を有する。スリーブ２１０の内部の空間Ｋは、スリットを介してスリーブ２１０の外部と連通する。

ファイバ構造体２００は、円管状の第１フェルール保持部２０１及び第２フェルール保持部２０２を更に備える。第１フェルール保持部２０１は、第１フェルール１０４を保持する。第１フェルール保持部２０１は、第１フェルール１０４の基端側に同軸で取り付けられている。第１フェルール保持部２０１の内部は、第１フェルール１０４の内部と連通する。第２フェルール保持部２０２は、第２フェルール１０５を保持する。第２フェルール保持部２０２は、第２フェルール１０５の基端側に同軸で取り付けられている。第２フェルール保持部２０２の内部は、第２フェルール１０５の内部と連通する。

ファイバ構造体２００の筐体１０６は、長尺状のパッケージ２２０を第２筐体として更に有する。パッケージ２２０は、複数の部材を嵌め合わせて成る分割構造とされている。嵌め合わせ部分には、封止材Ｓにより接着されて封止されている。パッケージ２２０は、ステンレス鋼、アルミ合金又は銅合金で形成されている。パッケージ２２０は、その内部に空間Ｋ１が形成されている。パッケージ２２０の空間Ｋ１は、気密状態である。空間Ｋ１は、パッケージ２２０の内面とスリーブ２１０の外面とにより画成されている。空間Ｋ１は、スリーブ２１０の内部の空間Ｋを含む。空間Ｋ１は、スリーブ２１０の上述したスリットを介して空間Ｋと通じている。空間Ｋ１は、パッケージ２２０の内部における可飽和吸収体１０３を含む空間である。空間Ｋ１は、可飽和吸収体１０３の周囲空間を構成する。

パッケージ２２０には、空間Ｋ１に連通する貫通孔２２１，２２２が長手方向に沿って形成されている。貫通孔２２１，２２２には、空間Ｋ１内にスリーブ２１０の中央部が位置するようにして、当該スリーブ２１０の一端部及び他端部がそれぞれ嵌合されている。貫通孔２２１には、第１フェルール１０４が挿入されている。貫通孔２２２には、第２フェルール１０５が挿入されている。

貫通孔２２１の端部は、段差を介して拡径された開口２２３を含んでいる。開口２２３には、第１フェルール保持部２０１が挿入されている。第１フェルール保持部２０１が挿入された状態では、開口２２３の底面２２３ａは、第１フェルール保持部２０１の端面から離間している（端面との間に隙間を有している）。貫通孔２２２の端部は、段差を介して拡径された開口２２４を含んでいる。開口２２４には、第２フェルール保持部２０２が挿入されている。第２フェルール保持部２０２が挿入された状態では、開口２２４の底面２２４ａは、第２フェルール保持部２０２の端面から離間している（端面との間に隙間を有している）。

パッケージ２２０には、長手方向と交差する方向に沿って延びる第１チップ管２２５が接合されている。第１チップ管２２５は、空間Ｋ１に連通する。第１チップ管２２５は、空間Ｋ１のガスを排気（真空引き）する場合及び不活性ガス又は不活性液体を空間Ｋ１に充填する場合に用いられるガラス管又は金属管である。第１チップ管２２５は、空間Ｋ１が気密状態となるように閉塞されている。

パッケージ２２０と第１フェルール保持部２０１との間（つまり、パッケージ２２０と第１フェルール１０４との間）は、封止材Ｓによって接着されて封止されている。パッケージ２２０と第２フェルール保持部２０２との間（つまり、パッケージ２２０と第２フェルール１０５との間）は、封止材Ｓによって接着されて封止されている。パッケージ２２０と第１チップ管２２５との間は、封止材Ｓによって接着されて封止されている。

このようなファイバ構造体２００を製造する場合、まず、可飽和吸収体１０３を用意する。図７に示されるように、複数の部材を嵌め合わせ、嵌め合わせ部分を封止材Ｓにより接着して封止し、パッケージ２２０を形成する。パッケージ２２０に第１チップ管２２５を接合し、これらの間を封止材Ｓで接着して封止する。

図８（ａ）に示されるように、第１フェルール１０４の端面に可飽和吸収体１０３を載置する。図８（ｂ）に示されるように、この状態で当該第１フェルール１０４をパッケージ２２０の貫通孔２２１に挿入する。これと共に、第２フェルール１０５をパッケージ２２０の貫通孔２２２に挿入する。第１フェルール１０４の端面と第２フェルール１０５の端面とは、空間Ｋ１内の位置にて可飽和吸収体１０３を挟み込む。

図９に示されるように、第１フェルール１０４と第２フェルール１０５とを互いに近づくように押し付ける。この押付け状態において、パッケージ２２０と第１フェルール保持部２０１との間を封止材Ｓによって接着して封止すると共に、パッケージ２２０と第２フェルール保持部２０２との間を封止材Ｓによって接着して封止する。第１チップ管２２５を排気台に取り付け、第１チップ管２２５を介して空間Ｋ１を真空引きする。そして、第１チップ管２２５の一部を除去して閉塞する。

以上、ファイバ構造体２００においても、可飽和吸収体１０３の寿命を十分なものとし、耐久性を高めることが可能となる。

ファイバ構造体２００では、筐体１０６がパッケージ２２０を有し、パッケージ２２０には第１チップ管２２５が設けられている。これにより、第１チップ管２２５を介して、気密状態の空間Ｋ１（空間Ｋ）から気体ないし液体を流出、又は、気密状態の空間Ｋ１（空間Ｋ）へ気体ないし液体を流入させることが可能となる。

ファイバ構造体２００では、パッケージ２２０と第１フェルール１０４との間、パッケージ２２０と第２フェルール１０５との間、及び、パッケージ２２０と第１チップ管２２５との間は、封止材Ｓによって封止されている。この場合、封止材Ｓを利用して、可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋ１の気密状態を確実に実現可能となる。

ファイバ構造体２００では、パッケージ２２０はステンレス鋼、アルミ合金又は銅合金で形成されている。これにより、パッケージ２２０の耐食性を高め、ひいては、耐久性を高めることが可能となる。

ところで、第１フェルール１０４を第２フェルール１０５側へ押し付ける場合、第１フェルール１０４とパッケージ２２０とが既に接触（機械的干渉）していると、第１フェルール１０４をそれ以上押しつけることは困難である。つまり、当該押し付けを実現する場合には、第１フェルール１０４（又は第１フェルール保持部２０１）とパッケージ２２０との間には、隙間が必要である。第２フェルール１０５に関しても同様である。

この点、ファイバ構造体２００では、パッケージ２２０（開口２２３の底面２２３ａ）と第１フェルール保持部２０１の端面との間には、隙間が形成されている。パッケージ２２０（開口２２４の底面２２４ａ）と第２フェルール保持部２０２の端面との間には、隙間が形成されている。これにより、第１フェルール１０４と第２フェルール１０５とを互いに押し付けることが可能となる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態の説明では、第１実施形態と異なる点について説明する。

図１０及び図１１に示されるように、本実施形態のファイバ構造体３００は、アダプタ部３１０、第１コネクタ部３２０及び第２コネクタ部３３０を備える。ファイバ構造体３００は、外ケース（第３筐体）３５０を筐体１０６として備える。

アダプタ部３１０は、スリーブ１１０を収容する。スリーブ１１０には、一端側から第１光ファイバ１０１及び第１フェルール１０４が挿入されていると共に、他端側から第２光ファイバ１０２及び第２フェルール１０５が挿入されている。これにより、アダプタ部３１０は、第１及び第２光ファイバ１０１，１０２の端部（突き合う部分）の周囲に設けられている。スリーブ１１０の内部における第１光ファイバ１０１と第２光ファイバ１０２との間には、可飽和吸収体１０３が配置されている。アダプタ部３１０における第１光ファイバ１０１側の端部には、第１コネクタ部３２０を取り付けるためのネジ部Ｎ１が設けられている。アダプタ部３１０における第２光ファイバ１０２側の端部には、第２コネクタ部３３０を取り付けるためのネジ部Ｎ２が設けられている。

第１コネクタ部３２０は、第１光ファイバ１０１をアダプタ部３１０に連結する部材である。第１コネクタ部３２０は、ネジ部Ｎ１を介してアダプタ部３１０に着脱自在に連結される。第１コネクタ部３２０は、第１フェルール１０４と、第１フェルール保持部３２１と、第１ばね部３２２と、を含む。

第１フェルール保持部３２１は、第１フェルール１０４を保持する。第１フェルール保持部３２１は、円管状を呈し、第１フェルール１０４の基端側に同軸で取り付けられている。第１フェルール保持部３２１の内部は、第１フェルール１０４の内部と連通する。第１ばね部３２２は、コイルばねである。第１ばね部３２２は、第１コネクタ部３２０がアダプタ部３１０に連結された状態において、その弾性力で第１フェルール保持部３２１を第２光ファイバ１０２側へ押圧して、第１光ファイバ１０１の端部を第２光ファイバ１０２側へ押圧する。第１ばね部３２２の押圧力は、例えば１ｋｇｆ程度である。

第２コネクタ部３３０は、第２光ファイバ１０２をアダプタ部３１０に連結する部材である。第２コネクタ部３３０は、ネジ部Ｎ２を介してアダプタ部３１０に着脱自在に連結される。第２コネクタ部３３０は、第２フェルール１０５と、第２フェルール保持部３３１と、第２ばね部３３２と、を含む。

第２フェルール保持部３３１は、第２フェルール１０５を保持する。第２フェルール保持部３３１は、円管状を呈し、第２フェルール１０５の基端側に同軸で取り付けられている。第２フェルール保持部３３１の内部は、第２フェルール１０５の内部と連通する。第２ばね部３３２は、コイルばねである。第２ばね部３３２は、第２コネクタ部３３０がアダプタ部３１０に連結された状態において、その弾性力で第２フェルール保持部３３１を第１光ファイバ１０１側へ押圧して、第２光ファイバ１０２の端部を第１光ファイバ１０１側へ押圧する。第２ばね部３３２の押圧力は、例えば１ｋｇｆ程度である。

外ケース３５０は、アダプタ部３１０、第１コネクタ部３２０及び第２コネクタ部３３０を内部に収容する。外ケース３５０を構成する蓋と筐体との間は、封止材Ｓにより接着されて封止されている（図１０参照）。外ケース３５０は、第１コネクタ部３２０及び第２コネクタ部３３０が連結された状態のアダプタ部３１０を、そのまま内部に収容してパッケージ化することが可能である。

外ケース３５０は、長尺の矩形箱形状を呈する。外ケース３５０は、その内部に空間Ｋ２が形成されている。外ケース３５０の空間Ｋ２は、気密状態である。空間Ｋ２は、外ケース３５０の内面により画成されている。空間Ｋ２は、外ケース３５０の内部における可飽和吸収体１０３を含む空間である。空間Ｋ２は、可飽和吸収体１０３の周囲空間を構成する。空間Ｋ２は、スリーブ２１０の内部の空間Ｋを含む。空間Ｋ２には、ブラケット３６０を介してアダプタ部３１０が固定されている。

外ケース３５０には、空間Ｋ２に連通する貫通孔３５１，３５２が長手方向に沿って形成されている。貫通孔３５１には、第１光ファイバ１０１の被覆部が挿入されている。貫通孔３５２には、第２光ファイバ１０２の被覆部が挿入されている。

外ケース３５０には、長手方向と交差する方向に沿って延びる第２チップ管３５５が接合されている。第２チップ管３５５は、空間Ｋ２に連通する。第２チップ管３５５は、空間Ｋ２のガスを排気（真空引き）する場合及び不活性ガス又は不活性液体を空間Ｋ２に充填する場合に用いられるガラス管又は金属管である。第２チップ管３５５は、空間Ｋ２が気密状態となるように閉塞されている。

外ケース３５０と第１光ファイバ１０１との間は、封止材Ｓによって接着されて封止されている。外ケース３５０と第１光ファイバ１０１との間の当該封止材Ｓは、貫通孔３５１内にも塗布されている。外ケース３５０と第２光ファイバ１０２との間は、封止材Ｓによって接着されて封止されている。外ケース３５０と第２光ファイバ１０２との間の当該封止材Ｓは、貫通孔３５２内にも塗布されている。外ケース３５０と第２チップ管３５５との間は、封止材Ｓによって接着されて封止されている。

以上、ファイバ構造体３００においても、可飽和吸収体１０３の寿命を十分なものとし、耐久性を高めることが可能となる。

ファイバ構造体３００は、アダプタ部３１０と第１コネクタ部３２０とを備える。第１コネクタ部３２０の第１ばね部３２２は、第１光ファイバ１０１の端部を第２光ファイバ１０２側へ押圧する。これにより、第１光ファイバ１０１と第２光ファイバ１０２との間に挟まれた可飽和吸収体１０３の熱拡散が良好となり、可飽和吸収体１０３の寿命を十分なものとし、耐久性を高めることが可能となる。

ファイバ構造体３００は、第２コネクタ部３３０を備える。第２コネクタ部３３０の第２ばね部３３２は、第２光ファイバ１０２の端部を第１光ファイバ１０１側へ押圧する。これにより、第１光ファイバ１０１と第２光ファイバ１０２との間に挟まれた可飽和吸収体１０３の熱拡散が一層良好となり、可飽和吸収体１０３の寿命を一層十分なものとし、耐久性を一層高めることが可能となる。

ファイバ構造体３００の筐体１０６は、内部にアダプタ部３１０、第１コネクタ部３２０及び第２コネクタ部３３０を収容する外ケース３５０を有する。外ケース３５０には、外ケース３５０の内部における可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋ２と連通する第２チップ管３５５が設けられている。これにより、外ケース３５０の内部にアダプタ部３１０と第１及び第２コネクタ部３２０，３３０とをそのまま収容して、可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋ２を気密状態とすることができる。また、第２チップ管３５５を介して、気密状態の可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋ２から気体ないし液体を流出、又は、気密状態の可飽和吸収体を含む空間Ｋ２へ気体ないし液体を流入させることが可能となる。

ファイバ構造体３００では、上述したように、外ケース３５０の内部において、第１及び第２コネクタ部３２０，３３０が連結されたアダプタ部３１０を丸ごと配置することが可能となる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態の説明では、第２実施形態と異なる点について説明する。

図１２に示されるように、本実施形態のファイバ構造体４００は、パッケージ２２０（図６参照）に代えてパッケージ４１０を第２筐体として有する。パッケージ４１０は、複数の部材を嵌め合わせて成る分割構造とされている。嵌め合わせ部分は、気密用Ｏリング４１１によって封止されている。パッケージ４１０と第１フェルール１０４との間は、気密用Ｏリング４１２によって封止されている。パッケージ４１０と第２フェルール１０５との間は、気密用Ｏリング４１３によって封止されている。パッケージ４１０と第１チップ管２２５との間は、封止材Ｓ及び気密用Ｏリング４１６によって封止されている。パッケージ４１０のその他の構成については、パッケージ２２０と同様である。

以上、ファイバ構造体４００においても、可飽和吸収体１０３の寿命を十分なものとし、耐久性を高めることが可能となる。

ファイバ構造体４００では、パッケージ４１０と第１フェルール１０４との間、及び、パッケージ４１０と第２フェルール１０５との間は、気密用Ｏリング４１２，４１３によって封止されている。パッケージ４１０と第１チップ管２２５との間は、封止材Ｓ及び気密用Ｏリング４１６によって封止されている。この場合、気密用Ｏリング４１２，４１３，４１６を利用して、可飽和吸収体１０３を含む空間Ｋ１（空間Ｋ）の気密状態を確実に実現可能となる。用いる接着剤又は封止材が少ない構造を実現でき、組立て作業性を向上することが可能となる。なお、パッケージ４１０と第１チップ管２２５との間は、気密用Ｏリング４１６のみによって封止される場合（ファイバ構造体４００の封止構造の全てが気密用Ｏリングで実現される構造の場合）もある。パッケージ４１０と第１チップ管２２５との間は、封止材Ｓのみによって封止される場合もある。

以上、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

上記実施形態における各要素の形状は、特に限定されず、種々の形状であってもよい。本発明は、ファイバ構造体の製造方法、パルスレーザ装置の製造方法、及びスーパーコンティニューム光源の製造方法として捉えることもできる。上記実施形態のそれぞれにおいては、他の上記実施形態の構成のうちの少なくとも一部を適宜組み合わせてもよい。

上記実施形態では、スリーブ１１０，２１０と第１光ファイバ１０１が挿入された第１フェルール１０４との間、スリーブ１１０，２１０と第２光ファイバ１０２が挿入された第２フェルール１０５との間、パッケージ２２０，４１０と第１光ファイバ１０１が挿入された第１フェルール１０４との間、パッケージ２２０，４１０と第２光ファイバ１０２が挿入された第２フェルール１０５との間、及びパッケージ２２０，４１０と第１チップ管２２５との間の少なくとも何れかは、溶接されていてもよい。この場合、溶接により、空間Ｋ，Ｋ１，Ｋ２の気密状態を確実に実現可能となる。

図１３は、実施形態に係るファイバ構造体の耐久試験結果を示すグラフである。図中の横軸及び縦軸は、図５と同様である。図１３に示されるように、ファイバ構造体による性能データは、２５００時間以上に亘って性能を維持できている。実施形態に係るファイバ構造体によれば、耐久性及び寿命特性を大幅に改善できることが確認できる。

１…スーパーコンティニューム光源、１０…パルスレーザ装置、１００，２００，３００，４００…ファイバ構造体、１０１…第１光ファイバ、１０２…第２光ファイバ、１０３…可飽和吸収体、１０４…第１フェルール、１０５…第２フェルール、１０６…筐体、１１０，２１０…スリーブ（第１筐体）、２２０，４１０…パッケージ（第２筐体）、２２５…第１チップ管、３１０…アダプタ部、３２０…第１コネクタ部、３２２…第１ばね部、３３０…第２コネクタ部、３３２…第２ばね部、３５０…外ケース（第３筐体）、３５５…第２チップ管、４１１，４１２，４１３，４１６…気密用Ｏリング、Ｋ，Ｋ１，Ｋ２…空間、Ｓ…封止材。

Claims (18)

1. 端部同士が互いに突き合うように配置された第１及び第２光ファイバと、
   前記第１光ファイバの端部と前記第２光ファイバの端部との間に配置され、カーボンナノチューブを含むシート状の可飽和吸収体と、
   前記第１光ファイバの端部及び前記第２光ファイバの端部を内部に収容する筐体と、を備え、
   前記筐体の内部における前記可飽和吸収体を含む空間は、気密状態である、ファイバ構造体。
2. 前記筐体は、第１筐体を有し、
   前記第１筐体は、ジルコニアで形成され、管状を呈する、請求項１に記載のファイバ構造体。
3. 前記第１筐体と前記第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、及び前記第１筐体と前記第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間は、封止材によって封止されている、請求項２に記載のファイバ構造体。
4. 前記筐体は、第２筐体を有し、
   前記第２筐体には、前記第２筐体の内部における前記可飽和吸収体を含む前記空間と連通する第１チップ管が設けられている、請求項１〜３の何れか一項に記載のファイバ構造体。
5. 前記第２筐体と前記第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、前記第２筐体と前記第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間、及び第２筐体と前記第１チップ管との間は、封止材によって封止されている、請求項４に記載のファイバ構造体。
6. 前記第２筐体と前記第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、及び、前記第２筐体と前記第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間は、気密用Ｏリングによって封止され、
   前記第２筐体と前記第１チップ管との間は、封止材及び気密用Ｏリングの少なくとも何れかによって封止されている、請求項４に記載のファイバ構造体。
7. 前記第２筐体は、ステンレス鋼、アルミ合金又は銅合金で形成されている、請求項４〜６の何れか一項に記載のファイバ構造体。
8. 前記封止材は、真空気密用エポキシ接着剤、はんだ又はろう材である、請求項３、５又は６に記載のファイバ構造体。
9. 前記第１筐体と前記第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、及び前記第１筐体と前記第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間の少なくとも何れかは、溶接されている、請求項２又は３に記載のファイバ構造体。
10. 前記第２筐体と前記第１光ファイバが挿入された第１フェルールとの間、前記第２筐体と前記第２光ファイバが挿入された第２フェルールとの間、及び第２筐体と前記第１チップ管との間の少なくとも何れかは、溶接されている、請求項４〜７の何れか一項に記載のファイバ構造体。
11. 前記第１光ファイバの端部及び前記第２光ファイバの端部の周囲に設けられたアダプタ部と、
    前記第１光ファイバを前記アダプタ部に連結する第１コネクタ部と、を備え、
    前記第１コネクタ部は、前記第１光ファイバの端部を前記第２光ファイバ側へ押圧する第１ばね部を含む、請求項１〜１０の何れか一項に記載のファイバ構造体。
12. 前記第２光ファイバを前記アダプタ部に連結する第２コネクタ部を備え、
    前記第２コネクタ部は、前記第２光ファイバの端部を前記第１光ファイバ側へ押圧する第２ばね部を含む、請求項１１に記載のファイバ構造体。
13. 前記筐体は、内部に前記アダプタ部及び前記第１コネクタ部を収容する第３筐体を有し、
    前記第３筐体には、前記第３筐体の内部における前記可飽和吸収体を含む前記空間と連通する第２チップ管が設けられている、請求項１１又は１２に記載のファイバ構造体。
14. 前記可飽和吸収体は、シート状の樹脂材料と、前記樹脂材料中に分散された複数の前記カーボンナノチューブと、を含む、請求項１〜１３の何れか一項に記載のファイバ構造体。
15. 前記可飽和吸収体を含む前記空間には、不活性ガス又は不活性液体が充填されている、請求項１〜１４の何れか一項に記載のファイバ構造体。
16. 前記不活性ガスは、Ｎ_２又は希ガスであり、前記不活性液体は、フッ素系不活性液体である、請求項１５に記載のファイバ構造体。
17. 請求項１〜１６の何れか一項に記載のファイバ構造体を備えたパルスレーザ装置。
18. 請求項１７に記載のパルスレーザ装置を備えたスーパーコンティニューム光源。

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