JP2020148940A - 光デバイスおよびレーザ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成で拡がり角を調整することが可能な光デバイスを提供する。【解決手段】光デバイス１０は、光がマルチモードで伝搬可能なコア１１と、コアを囲い、少なくとコアとの界面における部分の屈折率がコアより低いクラッド１２と、クラッドを覆う被覆１３と、を有するマルチモードファイバＦを備える。被覆の一部は不連続部１３ａであり、不連続部が位置している長手方向における範囲を第１領域Ａ１とし、不連続部が位置していない長手方向における範囲を第２領域Ａ２とするとき、第１領域の少なくとも一部におけるコアの屈折率プロファイルが、第２領域における前記コアの屈折率プロファイルと異なっている。【選択図】図１

Description

本発明は、光デバイスおよびレーザ装置の製造方法に関する。

レーザ装置の主要な特性として、拡がり角が挙げられる。拡がり角を評価するパラメータとしては、ＢＰＰ（Beam Parameter Product）が一般的である。特許文献１には、ＧＲＩＮレンズを用いてＢＰＰの値を調整する光デバイスが開示されている。

特開２０１７−１９４５２５号公報

特許文献１の光デバイスでは、ＧＲＩＮレンズを用意した上で、当該光デバイスを通過する光の損失を小さくするために、２つの光ファイバとＧＲＩＮレンズとを比較的高精度に位置決めする必要があり、よりシンプルな構成で拡がり角を調整することが可能な光デバイスが求められていた。

本発明はこのような事情を考慮してなされ、シンプルな構成で拡がり角を調整することが可能な光デバイスを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る光デバイスは、光がマルチモードで伝搬可能なコアと、前記コアを囲い、少なくとも前記コアとの界面における部分の屈折率が前記コアより低いクラッドと、前記クラッドを覆う被覆と、を有するマルチモードファイバを備え、前記被覆の一部は不連続部であり、前記不連続部が位置している長手方向における範囲を第１領域とし、前記不連続部が位置していない長手方向における範囲を第２領域とするとき、前記第１領域の少なくとも一部における前記コアの屈折率プロファイルが、前記第２領域における前記コアの屈折率プロファイルと異なっている。

上記第１の態様によれば、第１領域の少なくとも一部におけるコアの屈折率プロファイルが、第２領域におけるコアの屈折率プロファイルと異なっている。このため、第２領域から第１領域に進入した光にとって、コア内における屈折率プロファイルが変化することとなり、光の拡がり角を調整することが可能となる。この構成は、例えば光ファイバとレンズとを接続する場合と比較してシンプルであり、光ファイバとレンズとの接続部における損失の発生を避けることができる。
また、上記態様の光デバイスをレーザ装置に設けることで、レーザ装置が出射するレーザ光の拡がり角を所望の範囲に調整することができる。さらに、レーザ装置間の拡がり角のばらつきを抑えて、品質を安定させることもできる。

ここで、前記クラッドのうち少なくとも前記コアと接する部分には、屈折率を低下させるドーパントが含有されており、前記第１領域に位置する前記コアには、前記クラッドに含有されている前記ドーパントと同種のドーパントを含有する調整部が設けられていてもよい。

この場合、クラッドに含有されていたドーパントをコアに移動させることで、コア内に、屈折率が低下した部分（調整部）を設けることができる。そしてその調整部により、光の拡がり角を調整することができる。

また、前記ドーパントはフッ素であってもよい。

この場合、拡散速度の速いフッ素をドーパントとして用いることで、クラッドからコアへとドーパントを移動させることで調整部を設ける際の効率を高めることができる。

また、上記第１の態様の光デバイスは、同種の２本の前記マルチモードファイバ同士が融着接続されることで形成された融着接続部を有し、前記調整部は、前記融着接続部から長手方向における両側に向けて延びていてもよい。

この場合、例えば融着接続器を用いて２本のマルチモードファイバを融着接続した後、当該融着接続器で追加放電を行うことで、クラッドからコアへとドーパントを移動させて、容易に調整部を設けることができる。

また、前記調整部の径方向における寸法は、前記コアの半径の１０％以上であってもよい。

この場合、コア内を伝搬する光のうち、調整部の影響を受ける割合がある程度確保される。したがって、拡がり角をより確実に調整することができる。

また、前記第１領域における前記クラッドの最低屈折率と、前記第２領域における前記クラッドの最低屈折率との相違が、１０％以内であってもよい。

この場合、第１領域においてクラッドによるコア内への光の閉じ込めが弱くなることを抑制できる。

また、前記クラッドのうち屈折率を低下させるドーパントを含有する部分の厚みをｔとし、前記コアの半径をｒとしたとき、ｔ≧０．２×ｒであってもよい。

この場合、クラッドに含まれるドーパントの総量を確保し、コアにドーパントが移動した後におけるクラッドの屈折率上昇を抑制することができる。

また、前記コアの直径が５０μｍ以上であってもよい。

コアの直径が小さすぎると、調整部によって調整された拡がり角が、調整部が設けられた部分を通過した後で調整前の大きさに戻ってしまうことが考えらえる。そこで、コアの直径を５０μｍ以上とすることで、拡がり角が元に戻ってしまうことを抑制し、光デバイスによる拡がり角の調整効果をより確実に奏功させることができる。

本発明の第２の態様に係るレーザ装置の製造方法は、上記光デバイスと、レーザ光を出力するレーザユニットと、前記レーザ光を出射する出射端と、を備えたレーザ装置の製造方法であって、前記出射端から前記レーザ光を出射させ、出射されたレーザ光の拡がり角を測定し、当該拡がり角が所定の値となるように前記第１領域における前記コアの屈折率プロファイルを変化させる調整工程を有する。

上記第２の態様によれば、拡がり角が所定の値となるように、光デバイスの第１領域におけるコアの屈折率プロファイルを変化させるため、拡がり角のレーザ装置ごとのばらつきを抑えることができる。

また、２本の前記マルチモードファイバ同士を融着接続させることができる融着接続器を用いて前記調整工程を行ってもよい。

この場合、レーザ装置を製造する際に通常行われる融着接続の際に、拡がり角を調整することができる。このように、従来の製造工程に対して大きな変更を加えることなく拡がり角を調整することで、拡がり角を調整することによる製造コストの増大を抑えることができる。

本発明の上記態様によれば、シンプルな構成で拡がり角を調整することが可能な光デバイス、若しくは当該光デバイスを備えたレーザ装置を提供することができる。

第１実施形態に係る光デバイスの断面図である。 第２実施形態に係る光デバイスの断面図である。 融着接続器の一例を示す図である。 第２実施形態に係るレーザ装置の構成を示すブロック図である。 サンプル１の屈折率プロファイルを示すグラフである。 サンプル１の長手方向に対する屈折率分布を示すグラフである。 サンプル２の屈折率プロファイルを示すグラフである。 サンプル２の長手方向に対する屈折率分布を示すグラフである。 サンプル３の屈折率プロファイルを示すグラフである。 サンプル３の長手方向に対する屈折率分布を示すグラフである。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態の光デバイスについて図面に基づいて説明する。
図１に示すように、光デバイス１０は、コア１１と、クラッド１２と、被覆１３と、を備えている。コア１１、クラッド１２、および被覆１３は、マルチモードファイバＦを構成している。

コア１１は石英ガラスにより形成されている。コア１１の直径は、例えば５０μｍ以上であり、光をマルチモードで伝搬可能となっている。クラッド１２は、石英ガラスにより形成され、コア１１を囲っている。クラッド１２は、内側部１２ａと、前記内側部１２ａの外側の外側部１２ｂと、を有している。内側部１２ａには、石英ガラスの屈折率を低下させるドーパントが添加されている。このようなドーパントとしては、Ｆ（フッ素）、Ｂ（ホウ素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）などを採用することができる。ドーパントの添加により、少なくともコア１１との界面において、クラッド１２の屈折率はコア１１よりも低くなっている。これにより、光をコア１１内に閉じ込めることができる。

外側部１２ｂには、石英ガラスの屈折率を低下させるドーパントが添加されていない。このように、クラッド１２が、屈折率を低下させるドーパントを含有する内側部１２ａと、当該ドーパントを含有しない外側部１２ｂと、を有することで、クラッド１２に添加されるドーパントの総量を少なくして、コストダウンを図ることができる。なお、外側部１２ｂを含むクラッド１２の全体に、屈折率を低下させるドーパントが添加されていてもよい。また、必要に応じて、コア１１またはクラッド１２に、屈折率を下げる目的以外のドーパント（例えば粘度調整のため等）を添加してもよい。

被覆１３は、クラッド１２を覆っている。被覆１３としては、樹脂などを用いることができる。例えば、ウレタンアクリレート系、ポリブタジエンアクリレート系、エポキシアクリレート系、シリコーンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系のＵＶ硬化型樹脂を被覆１３として採用してもよい。

被覆１３の一部は、不連続部１３ａとなっている。本明細書において「不連続部」とは、被覆１３が除去された部分（被覆除去部）、若しくは被覆１３が除去された後で再び樹脂などで覆われた部分（再被覆部）をいう。また、被覆１３のうち不連続部１３ａ以外の部分を連続部１３ｂという。図１の例では、被覆１３の一部が除去された後、再び樹脂などで覆われることで不連続部１３ａが構成されている。

本明細書では、長手方向において不連続部１３ａが位置している範囲を第１領域Ａ１といい、不連続部１３ａが位置していない範囲を第２領域Ａ２という。換言すると、第２領域Ａ２は、連続部１３ｂが位置している範囲である。
ここで本実施形態では、コア１１のうち第１領域Ａ１に位置している部分に、調整部１１ａが設けられている。

調整部１１ａは、クラッド１２の内側部１２ａに添加された、屈折率を低下させるドーパントがコア１１へ染み出した部分である。調整部１１ａでは、コア１１の調整部１１ａ以外の部分よりも屈折率が低くなっている。調整部１１ａとコア１１の中心部との屈折率差は、０．０５％以上となる。調整部１１ａは、コア１１の外周面に沿って間欠的に設けられていてもよいし、外周面の全周にわたって連続的に設けられていてもよい。

調整部１１ａは、クラッド１２を加熱して、クラッド１２の内側部１２ａに含まれている屈折率を低下させるドーパントをコア１１に移動させることで設けることができる。調整部１１ａを設ける具体的な方法としては、例えば被覆１３の一部を除去してクラッド１２の外周面を露出させ、露出したクラッド１２をヒータにより加熱してもよい。あるいは、露出したクラッド１２に向けて電力で放電し、放電によって加熱してもよい。特に、融着接続器（後述）によるアーク放電が好適である。

なお、石英ガラス内における拡散の速度を考慮すると、屈折率を低下させるドーパントとしてはＦ（フッ素）が好適である。Ｆを用いることで、例えばＢやＧｅと比較して、短時間でドーパントをクラッド１２からコア１１に移動させ、調整部１１ａを設けることができる。

なお、調整部１１ａを設けた後、被覆１３を除去した部分を樹脂によって再度被覆してもよい。この場合、再度設けられた被覆（再被覆部）によって、クラッド１２の外周面を保護することができる。ただし、例えば漏れ光による発熱などの懸念が無い場合には、再被覆部を設けなくてもよい。

調整部１１ａが設けられている部分におけるコア１１の屈折率プロファイルは、調整部１１ａが設けられていない部分におけるコア１１の屈折率プロファイルと異なっている。なお、「屈折率プロファイル」とは、半径方向におけるコア１１の屈折率分布である。

次に、以上のように構成された光デバイス１０の作用について説明する。

第２領域Ａ２では、コア１１の屈折率プロファイルは長手方向に沿って一定となっている。このため、第２領域Ａ２を進む光の拡がり角は、長手方向に沿って一定となる。
一方、第１領域Ａ１では、調整部１１ａによって、コア１１の屈折率プロファイルが変化する。すなわち、第２領域Ａ２から第１領域Ａ１に進入した光にとってみると、屈折率プロファイルが長手方向で変化することになる。また、調整部１１ａは、コア１１の半径方向における全体ではなく、外周の一部分に設けられている。したがって、コア１１内を伝搬する光の一部は調整部１１ａの影響を受ける一方、残りの部分は調整部１１ａの影響を受けない。これにより、コア１１を伝搬する一部の光の反射角がばらつき、光デバイス１０を通過した光の拡がり角が変化する。シングルモードファイバにおいては伝搬するモードが単一であるため影響ないが、マルチモードファイバの場合はモード間の結合効率が変化するため、拡がり角が変化すると考えられる。

また、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを比較したときの屈折率プロファイルの変化の程度が大きいほど、光の拡がり角の変化の程度も大きくなる。そして、屈折率プロファイルの変化の程度は、加熱によって調整部１１ａを設ける際の、加熱時間や加熱温度に依存する。すなわち、加熱時間や加熱温度を調整することで、光の拡がり角を変化させて、例えばＢＰＰ（Beam Parameter Product）を所望の値とすることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の光デバイス１０は、第１領域Ａ１の少なくとも一部におけるコア１１の屈折率プロファイルが、第２領域Ａ２におけるコア１１の屈折率プロファイルと異なっている。このため、第２領域Ａ２から第１領域Ａ１に進入した光にとって、コア１１内における屈折率プロファイルが変化することとなり、光の拡がり角を調整することが可能となる。この構成は、例えば光ファイバとレンズとを接続する場合と比較してシンプルであり、光ファイバとレンズとの接続部における損失の発生を避けることができる。

また、クラッド１２のうち少なくともコア１１と接する部分（内側部１２ａ）には、屈折率を低下させるドーパントが含有されており、第１領域Ａ１に位置するコア１１には、クラッド１２に含有されているドーパントと同種のドーパントを含有する調整部１１ａが設けられている。すなわち、クラッド１２からコア１１へと、屈折率を低下させるドーパントを移動させることで、調整部１１ａが設けられている。この構成により、クラッド１２からコア１１へのドーパントの移動量を調整することで、拡がり角の調整の程度を容易に変化させることができる。

また、クラッド１２および調整部１１ａに含有させるドーパントとして、拡散速度が速いＦを採用することで、より短時間で効率よく調整部１１ａを設けることができる。

また、本実施形態では、当初はクラッド１２に位置していた屈折率を低下させるドーパントの一部をコア１１に移動させることで、調整部１１ａを形成している。このため、コア１１へのドーパントの移動量が過剰であると、クラッド１２の屈折率が上昇してしまい、クラッド１２によるコア１１の光の閉じ込めが弱くなってしまう懸念がある。このことを考慮して、第２領域Ａ２におけるクラッド１２の最低屈折率と、第１領域Ａ１におけるクラッド１２の最低屈折率との相違は、１０％以内とすることが好ましい。

また、調整部１１ａの径方向の寸法は、コア１１の半径の１０％以上であることが好ましい。例えばコア１１の半径が５０μｍである場合、調整部１１ａの径方向の寸法は５μｍ以上であることが好ましい。このような割合とすることで、コア１１を伝搬する光の約１９％以上が、調整部１１ａによる影響を受けることになる。このように、コア１１内を伝搬する光のうち、調整部１１ａの影響を受ける割合をある程度確保することで、調整部１１ａによる拡がり角の調整をより確実に行うことができる。なお、詳細は第２実施形態において説明するが、調整部１１ａは２本のファイバ同士を融着接続した後、追加で加熱を行うことで設けることも可能である。このとき、上記「１０％以上」との値は、通常の融着接続によってもたらされるものではなく、追加で加熱を行うことではじめて得られる値である。

また、本実施形態では、クラッド１２に含有されていた屈折率を低下させるドーパントをコア１１に移動させることで、調整部１１ａを設けている。このため、ドーパントが移動した分だけ、クラッド１２の屈折率が上昇する。そこで、クラッド１２のうち屈折率を低下させるドーパントを含有する部分（すなわち内側部１２ａ）の厚みをｔとし、コア１１の半径をｒとしたとき、ｔ≧０．２×ｒであってもよい。このように、内側部１２ａをある程度厚くすることで、クラッド１２に含まれるドーパントの総量を確保し、コア１１にドーパントが移動した後におけるクラッド１２の屈折率上昇を抑制することができる。

また、例えばシングルモードファイバのようにコア１１の直径が小さすぎると、調整部１１ａによって調整された拡がり角が、調整部１１ａが設けられた部分を通過した後で調整前の大きさに戻ってしまうことが考えられる。そこで、コア１１の直径を５０μｍ以上とすることで、調整部１１ａが設けられた部分を通過した後も拡がり角が維持されるようにして、光デバイス１０による拡がり角の調整効果をより確実に奏功させることができる。

また、本実施形態の光デバイスの製造方法は、コア１１、クラッド１２、および被覆１３を有するマルチモードファイバＦを用意し、被覆１３の一部を除去し、被覆１３が除去された部分におけるマルチモードファイバＦを加熱することで、クラッド１２に含まれている屈折率を低下させるドーパントの一部をコア１１に移動させて、コア１１の屈折率プロファイルを変化させる。この製造方法により、上記した作用効果を有する光デバイス１０を製造することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
第１実施形態では、１つのマルチモードファイバＦを用いて光デバイス１０を構成した。一方、本実施形態では２本の同種のマルチモードファイバを融着接続して光デバイス１０を構成する。

図２に示すように、本実施形態では、第１のマルチモードファイバ（以下、第１ファイバＦ１という）と、第２のマルチモードファイバ（以下、第２ファイバＦ２という）と、が融着接続されて、１つのマルチモードファイバとなっている。第１ファイバＦ１および第２ファイバＦ２は同種のファイバであり、それぞれがコア１１、クラッド１２、および被覆１３を備えている。なお、本明細書において２本のファイバが「同種」であるとは、コア１１の外径、クラッド１２の外径、およびクラッド１２に含有されているドーパントの種類が同じであることをいう。第１ファイバＦ１と第２ファイバＦ２とは、融着接続部Ｐにおいて、融着接続されている。換言すると、融着接続部Ｐは、レーザ光が伝搬するコア１１およびコア１１を囲うクラッド１２を有する２本のファイバＦ１、Ｆ２が融着接続されることで構成されている。融着接続部Ｐは、第１領域Ａ１に位置している。すなわち、融着接続部Ｐは被覆１３が不連続部１３ａとなっている部分に位置している。

本実施形態では、コア１１の調整部１１ａが、融着接続部Ｐを長手方向において跨ぐように配置されている。換言すると、調整部１１ａは、融着接続部Ｐから長手方向における両側に向けて延びている。図２では、融着接続部Ｐを基準として、長手方向における一方側を＋Ｚ側、他方側を−Ｚ側として表示している。融着接続部Ｐから調整部１１ａの＋Ｚ側の端部までの長手方向における寸法と、融着接続部Ｐから調整部１１ａの−Ｚ側の端部までの長手方向における寸法と、は互いに略同じである。すなわち、調整部１１ａは、融着接続部Ｐを中心として略左右対称に形成されている。

本実施形態の光デバイス１０も、第１実施形態と同様に、コア１１を進む光の拡がり角を調整することができる。
さらに本実施形態の光デバイス１０は、第１ファイバＦ１と第２ファイバＦ２とを融着接続する融着接続器を用いて製造することができる。以下、より詳しく説明する。

図３に、融着接続器１００の一例を示す。融着接続器１００は、第１ファイバＦ１の軸線と第２ファイバＦ２の軸線とが一致し、かつファイバＦ１、Ｆ２の端面同士が当接するように、ファイバＦ１、Ｆ２を保持して位置決めする。そして、当接された端面の近傍に放電して加熱することで、ファイバＦ１、Ｆ２のコア１１およびクラッド１２を溶融して融着させる。

本実施形態の光デバイスの製造方法では、融着接続器１００によって通常の融着接続を行った後、追加で放電を行う。この追加放電によって、クラッド１２に添加されている屈折率を低下させるドーパントをコア１１に移動させ、調整部１１ａを設けることができる。このような製造方法は、例えば以下に示すようなレーザ装置の製造において、より好適に用いることができる。

図４は、レーザ装置１の構成の一例を示している。レーザ装置１は、複数のレーザユニット２と、コンバイナ３と、クラッド光除去部４と、出射端５と、を備えている。各レーザユニット２は、レーザ光を各ファイバ２ａに出力する。レーザユニット２としては、例えばファイバレーザや半導体レーザを用いることができる。レーザユニット２は、励起光を出射する励起光源と、励起光によってレーザ光を生成する共振器と、を備えていてもよい。また、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）方式のレーザユニット２を採用しても良い。各ファイバ２ａはコンバイナ３に接続されている。コンバイナ３は、各レーザユニット２から出力されたレーザ光を、１つのファイバ３ａに結合させる。なお、レーザユニット２の数は１つであってもよく、その場合、コンバイナ３は設けられていなくてもよいし、設けられていてもよい。

クラッド光除去部４は、ファイバのクラッド内を伝搬する余分なクラッド光を除去する。クラッド光除去部４の構成は適宜選択可能である。例えば、ファイバ同士の融着接続部において、クラッドの外周に、クラッドよりも屈折率の高い透明な樹脂（高屈折率樹脂）を設けてもよい。この場合、クラッドと高屈折率樹脂との界面において、クラッド光がより屈折率の高い高屈折率樹脂側に進入しやすくなる。したがって、クラッド光をクラッドから除去することができる。

クラッド光除去部４には、入力側ファイバ４ａおよび出力側ファイバ４ｂが接続されている。入力側ファイバ４ａは、コンバイナ３のファイバ３ａに融着接続されている。
出射端５は、レーザ光が出力される部分である。出射端５にはデリバリファイバ５ａが接続されている。デリバリファイバ５ａは、出力側ファイバ４ｂに融着接続されている。

先述の通り、本実施形態の光デバイス１０は、融着接続器１００を用いて２つのファイバ同士を融着接続する際に製造することができる。従って、レーザ装置１の製造工程において、例えばファイバ３ａと入力側ファイバ４ａとを融着接続する際に、光デバイス１０を製造することができる。すなわち、図４のファイバ３ａを図２の第１ファイバＦ１とし、図４の入力側ファイバ４ａを図２の第２ファイバＦ２とすることができる。この場合、光デバイス１０はコンバイナ３とクラッド光除去部４との間に設けられる。

以上のような製造方法により、例えばレーザ装置１を製造する工程とは別の工程で光デバイス１０を製造する場合と比較して、全体での製造効率を高めることができる。

なお、図４の出力側ファイバ４ｂを図２の第１ファイバＦ１とし、図４のデリバリファイバ５ａを図２の第２ファイバＦ２としてもよい。すなわち、光デバイス１０をクラッド光除去部４と出射端５との間に設けてもよい。その他、光デバイス１０はレーザ装置１における任意の位置に配置可能である。

また、先述の通り、本実施形態の光デバイス１０では、クラッド１２を加熱する際の加熱時間若しくは加熱温度に応じて、レーザ光の拡がり角が変化する。したがって、出射端５からレーザ光を出射させ、当該レーザ光の拡がり光を測定しながら、光デバイス１０のクラッド１２への加熱量を変化させて、所望の拡がり角となったときに加熱を停止することで、出射端５から出射されるレーザ光の拡がり角を所望の値とすることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態のレーザ装置１の製造方法は、出射端５からレーザ光を出射させ、出射されたレーザ光の拡がり角を測定し、当該拡がり角が所定の値となるように第１領域Ａ１におけるコア１１の屈折率プロファイルを変化させる調整工程を有する。これにより、拡がり角のレーザ装置ごとのばらつきを抑えることができる。

また、融着接続器１００を用いて前記調整工程を行うことで、レーザ装置１を製造する際に通常行われる融着接続の際に、拡がり角を調整することができる。このように、従来の製造工程に対して大きな変更を加えることなく拡がり角を調整することで、拡がり角を調整することによる製造コストの増大を抑えることができる。

以下、具体的な実施例を用いて、上記実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。特に、融着接続部Ｐ１、Ｐ２の構造は、以下の説明で用いる図５Ａ〜図７Ｂに示した屈折率の分布に限定されない。

本実施例では、以下の３つの光デバイス（サンプル１〜３）を用意した。
サンプル１：追加放電無し（図５Ａ、図５Ｂ）
サンプル２：追加放電あり（図６Ａ、図６Ｂ）
サンプル３：追加放電あり（図７Ａ、図７Ｂ）

各サンプル１〜３は、第２実施形態で説明したように、２つのマルチモードファイバＦ１、Ｆ２を融着接続して構成した（図２参照）。融着接続は、図３に示すような融着接続器１００を用いて行った。コア１１の直径は１００μｍとし、クラッド１２の直径は３６０μｍとした。クラッド１２には、フッ素が添加されている内側部１２ａと、フッ素が添加されていない外側部１２ｂとを設けた。内側部１２ａの厚みは約２５μｍとした。

サンプル２、３については、マルチモードファイバＦ１、Ｆ２を融着接続した後、融着接続部Ｐに追加放電を行うことで、クラッド１２に含まれているフッ素をコア１１に移動させて調整部１１ａを設けた。ただし、サンプル３の追加放電の強度は、サンプル２の追加放電の強度の２倍とした。すなわち、サンプル２、３では追加放電の強度が異なっている。サンプル２、３については、放電時間を２０秒とした。サンプル１については、追加放電を行わなかった。

図５Ａ、図６Ａ、図７Ａの横軸は、マルチモードファイバＦ１、Ｆ２の半径方向の位置を示しており、コア１１の中心位置をｒ＝０としている。コア１１の直径は１００μｍであるため、横軸が−５０μｍ≦ｒ≦５０μｍの範囲はコア１１の屈折率プロファイルを示している。また、横軸が−７５≦ｒ＜−５０μｍの範囲、および５０μｍ＜ｒ≦７５μｍの範囲は、クラッド１２のフッ素添加領域（内側部１２ａ）の屈折率プロファイルを示している。

図５Ａ、図６Ａ、図７Ａの縦軸は、サンプル１におけるクラッド１２の外周面の屈折率を基準とする、比屈折率差Δを示している。換言すると、比屈折率差Δは、フッ素が添加されていない石英ガラスを基準とした比屈折率差である。図５Ａ、図６Ａ、図７Ａには、長手方向の位置（Ｚ軸座標）が異なる５つのデータを示している。図２に示すように、融着接続部Ｐの位置をＺ＝０としている。また、融着接続部Ｐから見て、図２における紙面の右側を＋Ｚ側、紙面の左側を−Ｚ側としている。このＺ軸の定義は図５Ａ、図６Ａ、図７Ａで共通である。

図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂの横軸は、長手方向の位置を示している。Ｚ軸の定義は、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａと同様である。図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂの縦軸は、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａと同様である。
図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂには、半径方向の位置が異なる２つのデータ（ｒ＝±４５μｍ）を示している。

まず、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａについて考察する。図５Ａに示すように、追加放電を行っていないサンプル１では、長手方向の位置に関わらず屈折率プロファイルがほぼ一定となっている。これに対して、図６Ａ、図７Ａに示すように、追加放電を行っているサンプル２、３では、長手方向の位置に応じて屈折率プロファイルが大きく異なっている。より詳しくは、長手方向における位置が融着接続部Ｐに近いほど、すなわちＺ軸座標が０に近いほど、調整部１１ａにおけるΔが低下するとともに、クラッド１２の内側部１２ａにおけるΔが上昇する傾向がある。これは、内側部１２ａに添加されていたフッ素が調整部１１ａに移動することで、調整部１１ａの屈折率が低下するとともに、内側部１２ａの屈折率が上昇したことを意味している。そして、フッ素の移動量は、追加放電の中心位置である融着接続部Ｐに近づくほど大きくなっている。これは、追加放電の中心位置に近いほど強く加熱されて、熱によるフッ素の拡散移動が活発になるためである。

このように、融着接続器１００においてファイバＦ１、Ｆ２を融着接続した後、追加放電を行うことで、クラッド１２のフッ素を移動させてコア１１の屈折率プロファイルを変化させられることが確認された。
また、図６Ａ、図７Ａの屈折率プロファイルから、サンプル２、３では、調整部１１ａの半径方向の位置は、おおよそ−５０μｍ≦ｒ≦−３５μｍおよび３５≦ｒ≦５０μｍの範囲であることがわかる。つまり、調整部１１ａの径方向の寸法は約１５μｍとなっている。コア１１の半径は５０μｍであるから、サンプル２、３における調整部１１ａの径方向の寸法は、コア１１の半径の約３０％となっている。

また、図６Ｂ、図７Ｂに示すように、サンプル２とサンプル３とで、ｒ＝±４５μｍ（調整部１１ａの範囲内）における融着接続部Ｐ近傍（すなわちＺ＝０近傍）の屈折率は大きく異なっている。より詳しくは、ｒ＝±４５μｍ、Ｚ＝０における比屈折率差Δは、サンプル２では約−０．１８％であり、サンプル３では約−０．３５％である。

そして、サンプル１〜３の光デバイスをそれぞれレーザ装置に設けたところ、当該レーザ装置を伝搬する光のＢＰＰの値が変化した。より詳しくは、サンプル３とサンプル１との間のＢＰＰの変化量は、サンプル２とサンプル１との間のＢＰＰの変化量の約２倍となった。これは、上記したｒ＝±４５μｍ、Ｚ＝０における比屈折率差Δの違いと概ね一致している。そしてサンプル３とサンプル２との相違点は、追加放電の強度の違いであるから、追加放電の強度を調整することで、ＢＰＰの変化量を調整可能であることが確認された。

また、図６Ｂ、図７Ｂに示すように、サンプル２、３では、長手方向に沿って屈折率がなだらかに変化している。ここで、コア１１内で屈折率が長手方向において変化する場合、その変化が長手方向に対して急峻であると、光が長手方向において逆流するように、コア１１内で反射が生じてしまう場合がある。これに対して、図６Ｂ、図７Ｂに示すように、長手方向において屈折率がなだらかに変化している場合には、コア１１内における上記のような反射が生じにくい。

また、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａに示すように、サンプル１〜３では、クラッド１２における最低屈折率がΔ＝０％であり、実質的に変化していない。これにより、クラッド１２によるコア１１内への光を閉じ込めが弱くなることを抑制できる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば前記第２実施形態では、融着接続器１００の追加放電によって融着接続部Ｐを加熱し、調整部１１ａを設けた。しかしながら、例えばヒータなどで融着接続部Ｐを加熱し、調整部１１ａを設けてもよい。

また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
例えば、第１実施形態で説明した、１本のマルチモードファイバＦからなる光デバイス１０を、第２実施形態で説明したレーザ装置１に設けてもよい。

１…レーザ装置 ２…レーザユニット ５…出射端 １１…コア １１ａ…調整部 １２…クラッド １３…被覆 １３ａ…不連続部 Ｐ…融着接続部 Ｆ、Ｆ１、Ｆ２…マルチモードファイバ

Claims (10)

1. 光がマルチモードで伝搬可能なコアと、
   前記コアを囲い、少なくとも前記コアとの界面における部分の屈折率が前記コアより低いクラッドと、
   前記クラッドを覆う被覆と、を有するマルチモードファイバを備え、
   前記被覆の一部は不連続部であり、
   前記不連続部が位置している長手方向における範囲を第１領域とし、前記不連続部が位置していない長手方向における範囲を第２領域とするとき、
   前記第１領域の少なくとも一部における前記コアの屈折率プロファイルが、前記第２領域における前記コアの屈折率プロファイルと異なっている、光デバイス。
2. 前記クラッドのうち少なくとも前記コアと接する部分には、屈折率を低下させるドーパントが含有されており、
   前記第１領域に位置する前記コアには、前記クラッドに含有されている前記ドーパントと同種のドーパントを含有する調整部が設けられている、請求項１に記載の光デバイス。
3. 前記ドーパントはフッ素である、請求項２に記載の光デバイス。
4. 同種の２本の前記マルチモードファイバ同士が融着接続されることで形成された融着接続部を有し、
   前記調整部は、前記融着接続部から長手方向における両側に向けて延びている、請求項２または３に記載の光デバイス。
5. 前記調整部の径方向における寸法は、前記コアの半径の１０％以上である、請求項２から４のいずれか１項に記載の光デバイス。
6. 前記第１領域における前記クラッドの最低屈折率と、前記第２領域における前記クラッドの最低屈折率との相違が１０％以内である、請求項１から４のいずれか１項に記載の光デバイス。
7. 前記クラッドのうち屈折率を低下させるドーパントを含有する部分の厚みをｔとし、前記コアの半径をｒとしたとき、ｔ≧０．２×ｒである、請求項１から５のいずれか１項に記載の光デバイス。
8. 前記コアの直径が５０μｍ以上である、請求項１から６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、
   レーザ光を出力するレーザユニットと、
   前記レーザ光を出射する出射端と、を備えたレーザ装置の製造方法であって、
   前記出射端から前記レーザ光を出射させ、出射されたレーザ光の拡がり角を測定し、当該拡がり角が所定の値となるように前記第１領域における前記コアの屈折率プロファイルを変化させる調整工程を有する、レーザ装置の製造方法。
10. ２本の前記マルチモードファイバ同士を融着接続させることができる融着接続器を用いて前記調整工程を行う、請求項９に記載のレーザ装置の製造方法。

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