JP5095652B2 - Optical combiner - Google Patents

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Description

本発明は、光コンバイナに関する。   The present invention relates to an optical combiner.

ファイバレーザーや光増幅器等の光学装置は、励起光用半導体レーザーの光を光ファイバに入射して高エネルギーのレーザー出力を得る。これらは、レーザーマーカーや溶接加工等に用いられている。   An optical device such as a fiber laser or an optical amplifier obtains a high-energy laser output by injecting light of a semiconductor laser for excitation light into an optical fiber. These are used for laser markers, welding, and the like.

高いレーザー出力を得るために、光コンバイナを用いて複数の半導体レーザーの光を１本の光ファイバに入射することが行われている（例えば、特許文献１）。   In order to obtain a high laser output, light from a plurality of semiconductor lasers is incident on one optical fiber using an optical combiner (for example, Patent Document 1).

光コンバイナは、複数の光ファイバ心線と、例えば石英ガラス製の筒状部材と、からなる。光コンバイナは、例えば、複数の光ファイバ心線の先端において被覆層が剥がされて光ファイバが露出した状態で、それらが束ねられて筒状部材の一端側から挿入された構造を有する。筒状部材の一端側においては各光ファイバが１本ずつ独立していると共に他端側においては複数本の光ファイバ及び筒状部材が溶融一体化した溶融部に形成されている。そして、光ファイバ心線の各入射端側には半導体レーザーがそれぞれ接続される一方、出射端側には、例えばダブルクラッドファイバ等の光学デバイスが接続される。
特開２００７−１６３６５０号公報 The optical combiner includes a plurality of optical fiber core wires and a cylindrical member made of, for example, quartz glass. The optical combiner has, for example, a structure in which a coating layer is peeled off at the tips of a plurality of optical fiber core wires and the optical fibers are exposed and are bundled and inserted from one end side of a cylindrical member. Each one of the optical fibers is independent on one end side of the cylindrical member, and at the other end side, a plurality of optical fibers and the cylindrical member are formed in a melted and integrated portion. A semiconductor laser is connected to each incident end side of the optical fiber core, and an optical device such as a double clad fiber is connected to the output end side.
JP 2007-163650 A

ところで、光ファイバ同士が接続された部分や光ファイバの出射端においては、フレネル反射により戻り光が生じ、戻り光は光コンバイナの他端側から一端側に伝送されることが知られている。戻り光は、溶融部からそれぞれの光ファイバ及び筒状部材に分かれて進入する。このうち、光ファイバ内に進入したものは光ファイバの入射端に接続された半導体レーザー装置内に入り、一方、筒状部材に進入したものは筒状部材の一端側端面から漏光する。   Incidentally, it is known that return light is generated by Fresnel reflection at a portion where the optical fibers are connected to each other and at the emission end of the optical fiber, and the return light is transmitted from the other end side of the optical combiner to one end side. The return light enters the optical fiber and the cylindrical member separately from the melting part. Among these, the one that entered the optical fiber enters the semiconductor laser device connected to the incident end of the optical fiber, while the one that entered the cylindrical member leaks light from one end surface of the cylindrical member.

近年の高エネルギーのレーザー出力の要求に伴い、筒状部材の端面から漏光する戻り光も高エネルギー化している。そして、高エネルギーの戻り光が光ファイバ心線の被覆層に照射されて発熱することにより、被覆層が溶けたりする等の損傷を受ける問題が生じる。   With the recent demand for high-energy laser output, the return light leaking from the end face of the cylindrical member has also been increased in energy. Then, the coating layer of the optical fiber core wire is irradiated with high-energy return light and generates heat, thereby causing a problem of damage such as melting of the coating layer.

本発明は、光コンバイナにおいて、筒状部材の端面からの漏光により光ファイバの被覆層やその他の部品が損傷を受けるのを抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to suppress damage to an optical fiber coating layer and other components due to light leakage from an end surface of a cylindrical member in an optical combiner.

本発明の光コンバイナは、各々、光ファイバとそれを被覆する被覆層とを有し、その一方の端部において該被覆層が剥がされて該光ファイバが露出した複数本の光ファイバ心線を備え、該それらの一方の端部の複数本の光ファイバが束ねられて該筒状部材にその一端側から挿入されて他端側で該筒状部材と溶融一体化したものであって、
上記筒状部材は、他端側から一端にかけて拡径し、他端側から一端に伝送される光の光路をコンバイナ光軸から離れる方向に曲げて当該光を出射する拡径部を有し、
上記複数本の光ファイバ心線の心線束の半径をＴ，及び上記筒状部材の一端と上記被覆層との光軸方向の距離をＬとしたときのｔａｎ −１ （Ｔ／Ｌ）で表される角度θ１が、上記他端側から一端に伝送される光の出射方向とコンバイナ光軸とのなす角度θ２以下であることを特徴とする。 Each of the optical combiners of the present invention has an optical fiber and a coating layer that covers the optical fiber, and a plurality of optical fiber core wires that are exposed by peeling off the coating layer at one end thereof. Provided, a plurality of optical fibers at one end thereof are bundled and inserted into the cylindrical member from one end side thereof, and melted and integrated with the cylindrical member at the other end side,
The cylindrical member has a diameter-expanding portion that expands from the other end side to one end, bends the optical path of light transmitted from the other end side to the one end in a direction away from the combiner optical axis, and emits the light.
Expressed by tan −1 (T / L) where T is the radius of the core bundle of the plurality of optical fibers and L is the distance in the optical axis direction between one end of the cylindrical member and the coating layer. angle θ1 is found shall be the equal to or less than the angle θ2 between the emission direction and the combiner optical axis of the light transmitted to one end from the other end.

本発明の光コンバイナは、筒状部材の外周面がすりガラス状に形成されていてもよい。 In the optical combiner of the present invention, the outer peripheral surface of the cylindrical member may be formed in a ground glass shape.

本発明の光コンバイナによれば、筒状部材には、他端側から一端側に伝送される光が該筒状部材の軸に沿って出射するのを規制する手段が設けられているので、筒状部材の端面からの漏光により光ファイバの被覆層やその他の部品が損傷を受けるのを抑制することができる。   According to the optical combiner of the present invention, the cylindrical member is provided with means for restricting light transmitted from the other end side to the one end side from being emitted along the axis of the cylindrical member. It is possible to suppress damage to the coating layer of the optical fiber and other parts due to light leakage from the end face of the cylindrical member.

以下、実施形態及び参考技術を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments and reference techniques will be described in detail with reference to the drawings.

《実施形態》
＜光コンバイナ＞
図１は、実施形態に係る光コンバイナ１０を示す。この光コンバイナ１０は、例えば、レーザーマーカーの光増幅器や溶接用のファイバレーザーのダブルクラッドファイバに接続されて用いられる。 "Implementation-shaped state"
<Optical combiner>
Figure 1 illustrates an optical combiner 10 according to the embodiment form state. The optical combiner 10 is used, for example, connected to a laser marker optical amplifier or a double-clad fiber of a fiber laser for welding.

光コンバイナ１０は、複数の光ファイバ心線１１と筒状部材１２とで構成されている。複数の光ファイバ心線１１のそれぞれは、光ファイバ心線１１の一方の端部から被覆層１３が所定長だけ剥がされて光ファイバが露出した構成を有し、その一方の端部において、複数本の光ファイバ１４が束ねられて筒状部材１２の一端側から挿入されている。そして、筒状部材１２の他端側では、筒状部材１２と複数本の光ファイバ１４とが溶融一体化されて溶融部１５を構成している。この光コンバイナ１０は、外力からの保護やアイセーフの目的で、筒状部材１２が覆われるようにアルミ等の保護筐体（図示せず）に収容されている。なお、複数本の光ファイバ心線１１が束ねられた心線束１６や、光コンバイナ１０の他端側に接続された光学デバイス等は、例えば保護筐体を貫通するように保護筐体の壁面で固定されている。   The optical combiner 10 includes a plurality of optical fiber core wires 11 and a cylindrical member 12. Each of the plurality of optical fiber cores 11 has a configuration in which the coating layer 13 is peeled off from one end portion of the optical fiber core wire 11 by a predetermined length so that the optical fiber is exposed. The optical fibers 14 are bundled and inserted from one end side of the cylindrical member 12. Then, on the other end side of the cylindrical member 12, the cylindrical member 12 and the plurality of optical fibers 14 are fused and integrated to form a melting portion 15. The optical combiner 10 is accommodated in a protective housing (not shown) such as aluminum so that the cylindrical member 12 is covered for the purpose of protection from external force and eye-safety. Note that the core bundle 16 in which a plurality of optical fiber cores 11 are bundled, the optical device connected to the other end side of the optical combiner 10, and the like are, for example, on the wall surface of the protective casing so as to penetrate the protective casing. It is fixed.

光ファイバ心線１１は、光ファイバ１４が被覆層１３で被覆された構成を有する。光ファイバ心線１１は、例えば、心線全長が１〜１０ｍ（溶融部１５を含む）、及び心線径が２４０〜２６０μｍにそれぞれ形成されている。   The optical fiber core wire 11 has a configuration in which an optical fiber 14 is coated with a coating layer 13. The optical fiber core wire 11 is formed, for example, so that the total length of the core wire is 1 to 10 m (including the melted portion 15) and the core wire diameter is 240 to 260 μm.

光ファイバ１４は、例えば石英ガラスで形成されており、ファイバ中心の高屈折率のコアとその周りを被覆する低屈折率のクラッドとを有する。光ファイバ１４は、ゲルマニウム等をドープして高屈折率化した石英でコアを形成し且つ純粋石英でクラッドを形成したものであってもよく、また、純粋石英でコアを形成し且つフッ素等をドープして低屈折率化した石英でクラッドを形成したものであってもよい。光ファイバ１４は、例えば、被覆層１３が剥がされて露出した部分のファイバ長が０．５〜５ｍｍである。複数の光ファイバ１４は、好ましくは、最密構造に束ねられている。   The optical fiber 14 is made of, for example, quartz glass, and has a high refractive index core at the center of the fiber and a low refractive index cladding covering the periphery thereof. The optical fiber 14 may be one in which a core is formed with quartz having a high refractive index doped with germanium or the like and a clad is formed with pure quartz, or a core is formed with pure quartz and fluorine or the like is formed. A clad formed of quartz doped with a low refractive index may be used. For example, the optical fiber 14 has a fiber length of 0.5 to 5 mm at a portion exposed by peeling off the coating layer 13. The plurality of optical fibers 14 are preferably bundled in a close-packed structure.

光ファイバ１４が信号光用光ファイバである場合、光ファイバ１４は一般的にはシングルモードファイバで構成されており、例えば、ファイバ径が１２３〜１２７μｍ、及びコア径が１０〜６０μｍにそれぞれ形成されている。   When the optical fiber 14 is an optical fiber for signal light, the optical fiber 14 is generally composed of a single mode fiber, and is formed to have a fiber diameter of 123 to 127 μm and a core diameter of 10 to 60 μm, for example. ing.

また、光ファイバ１４が励起光用光ファイバである場合、光ファイバ１４は一般的にはマルチモードファイバで構成されており、例えば、ファイバ径が１２３〜１２７μｍ、及びコア径が８０〜１１５μｍにそれぞれ形成されている。   When the optical fiber 14 is an optical fiber for pumping light, the optical fiber 14 is generally composed of a multimode fiber. For example, the fiber diameter is 123 to 127 μm and the core diameter is 80 to 115 μm. Is formed.

被覆層１３は、例えば、ウレタンアクリル樹脂、紫外線硬化型樹脂、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂等で形成されており、単一層で構成されていてもよく、また、複数層で構成されていてもよい。被覆層１３は、層厚さが例えば５５〜６５μｍに形成されている。   The coating layer 13 is made of, for example, urethane acrylic resin, ultraviolet curable resin, silicone resin, nylon resin, or the like, and may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers. The coating layer 13 is formed with a layer thickness of, for example, 55 to 65 μm.

複数本の光ファイバ心線１１の被覆層１３は、束ねられて心線束１６を構成している。心線束１６は、例えば、複数本の光ファイバ心線１１が互いに最密構造となるように束ねられたものである。心線束１６は、例えば径が０．７５ｍｍ程度である。心線束１６は、被覆層１３の端面から複数本の光ファイバ心線１１が保護筐体によって束ねられている部分までの長さが、例えば３〜２０ｍｍである。   The coating layers 13 of the plurality of optical fiber core wires 11 are bundled to form a core wire bundle 16. The core bundle 16 is, for example, bundled such that a plurality of optical fiber cores 11 have a close-packed structure. The core wire bundle 16 has a diameter of about 0.75 mm, for example. The length of the core wire bundle 16 from the end surface of the coating layer 13 to the portion where the plurality of optical fiber core wires 11 are bundled by the protective housing is, for example, 3 to 20 mm.

これらの光ファイバ１４が挿入される筒状部材１２は、例えば石英ガラス等で形成されている。筒状部材１２は、一端側に、他端側から一端にかけて拡径する拡径部Ｋが形成されている。拡径部Ｋは、直線的に径が広がっていても、図１に示すように滑らかに曲線的に広がっていてもよい。筒状部材１２は、例えば、全長が３〜１０ｍｍ（溶融部１５を除く）、及び内径が３８０〜４００μｍにそれぞれ形成されている。 The cylindrical member 12 into which these optical fibers 14 are inserted is made of, for example, quartz glass. Tubular member 12, at one end, the enlarged diameter portion K whose diameter increases over one end from the other end side is formed. The diameter-expanded portion K may be linearly expanded in diameter, or may be smoothly curvedly expanded as shown in FIG. For example, the tubular member 12 has a total length of 3 to 10 mm (excluding the melted portion 15) and an inner diameter of 380 to 400 μm.

ここで、図２のように、複数本の光ファイバ心線１１の心線束１６の半径をＴ，及び筒状部材１２の一端側端面１７と被覆層１３との光軸方向距離をＬとしたときのｔａｎ−１（Ｔ／Ｌ）で表される角度の大きさをθ１とする。θ１は、例えば１０〜３０度である。また、筒状部材１２の一端側端面１７が外向きに延びる方向が筒状部材１２の軸方向に対してなす角度、すなわち、筒状部材１２の他端側から一端に伝送される光の出射方向と光コンバイナ１０の光軸のなす角度の大きさをθ２とする。θ２は、例えば２０〜５０度である。筒状部材１２の壁面内を伝送された光は、筒状部材１２の内周面の接線のうち、光コンバイナ１０の光軸と同一平面上にある接線の方向に向かって出射される。 Here, as shown in FIG. 2, the radius of the core bundle 16 of the plurality of optical fiber cores 11 is T, and the distance in the optical axis direction between the one end face 17 of the cylindrical member 12 and the coating layer 13 is L. The magnitude of the angle represented by tan −1 (T / L) is defined as θ1. θ1 is, for example, 10 to 30 degrees. Further, an angle formed by the direction in which the end surface 17 on the one end side of the cylindrical member 12 extends outward with respect to the axial direction of the cylindrical member 12, that is, emission of light transmitted from the other end side of the cylindrical member 12 to one end. The magnitude of the angle between the direction and the optical axis of the optical combiner 10 is θ2. For example, θ2 is 20 to 50 degrees. The light transmitted through the wall surface of the cylindrical member 12 is emitted in the direction of the tangent line on the same plane as the optical axis of the optical combiner 10 among the tangent lines on the inner peripheral surface of the cylindrical member 12.

θ１とθ２とが等しいとき、筒状部材１２の一端側端面１７から出射される戻り光は、心線束１６の被覆層１３に向かって直進するように出射されることがない。さらに、θ２がθ１より大きいとき、筒状部材１２の一端側端面１７から出射される戻り光は、さらに外向きに出射されることになるので、さらに心線束１６の被覆層１３から離れた方向に向かって直進するように出射される。これより、θ２はθ１以上、すなわち、θ１はθ２以下となっている。 When θ1 and θ2 are equal, the return light emitted from the end surface 17 on the one end side of the tubular member 12 is not emitted so as to go straight toward the coating layer 13 of the core bundle 16. Furthermore, when θ2 is larger than θ1, the return light emitted from the end surface 17 on the one end side of the cylindrical member 12 is further emitted outward, so that the direction further away from the coating layer 13 of the core bundle 16 is obtained. The light is emitted so as to go straight ahead. Accordingly, θ2 is not less than θ1 , that is, θ1 is not more than θ2 .

溶融部１５は、複数の光ファイバ１４と筒状部材１２とが溶融一体化して構成されている。筒状部材１２内部では光ファイバ１４のそれぞれのコアが長さ方向に延び、筒状部材１２の他端側端面１８では、１本の光ファイバ１４のコアが中心に位置付けられ且つそれを他の複数本の光ファイバ１４のコアが囲むように位置付けられたコア配置が露出している。   The melting part 15 is configured by melting and integrating a plurality of optical fibers 14 and the cylindrical member 12. Each core of the optical fiber 14 extends in the length direction inside the cylindrical member 12, and the core of one optical fiber 14 is positioned at the center on the other end face 18 of the cylindrical member 12, and the other core The core arrangement positioned so as to surround the cores of the plurality of optical fibers 14 is exposed.

以上の構成の光コンバイナ１０は、例えば、複数本の光ファイバ心線１１の端部にそれぞれ半導体レーザーが取り付けられる一方、筒状部材１２の他端側端面１８にフィルタモジュールや光ファイバブラッググレーティング（Fiber Bragg Grating：ＦＢＧ）、ダブルクラッドファイバ等の光学デバイスが順に接続されて、ファイバレーザーを構成する。そして、複数の光ファイバ心線１１に入射された光は、溶融部１５で合わせられて、フィルタモジュールやＦＢＧを経てダブルクラッドファイバに進入し、高出力のレーザー光としてファイバレーザーの出射端から取り出される。   In the optical combiner 10 having the above configuration, for example, a semiconductor laser is attached to each end of a plurality of optical fiber cores 11, while a filter module or an optical fiber Bragg grating ( Optical devices such as Fiber Bragg Grating (FBG) and double clad fiber are sequentially connected to form a fiber laser. Then, the light incident on the plurality of optical fiber cores 11 is combined in the melting part 15 and enters the double clad fiber through the filter module and the FBG, and is taken out from the emission end of the fiber laser as high-power laser light. It is.

このとき、光学デバイス同士の接続端やダブルクラッドファイバの出射端においてフレネル反射等が起こって入射端側に戻る方向に伝送される戻り光が生じ、戻り光は、筒状部材１２の溶融部１５から筒状部材１２や複数の光ファイバ１４に分かれて進入する。   At this time, return light transmitted in the direction returning to the incident end side due to Fresnel reflection or the like occurs at the connection end of the optical devices or the output end of the double clad fiber, and the return light is transmitted to the melting portion 15 of the cylindrical member 12. To the cylindrical member 12 and the plurality of optical fibers 14.

本実施形態においては、拡径部Ｋが、戻り光が筒状部材１２の軸に沿って出射するのを規制する。すなわち、筒状部材１２の壁面内に進入して他端側から一端に伝送される戻り光は拡径部Ｋにおいて進行方向が光コンバイナ１０の光軸から離れる方向に光路が曲げられ、筒状部材１２の一端においては、光軸方向から外方に向かって発散する方向に出射される。従って、戻り光は、光ファイバ心線１１の被覆層１３を照射することなく放出されることになり、結果として、戻り光によって光ファイバ心線１１の被覆層１３が損傷を受けるのを抑制することができる。 In the present embodiment , the enlarged diameter portion K restricts the return light from being emitted along the axis of the cylindrical member 12 . That is, the return light transmitted to one end from entering into the wall the other end of the tubular member 12 has a traveling direction in the enlarged diameter portion K optical path is bent in a direction away from the optical axis of the optical combiner 10, the cylinder Oite to one end of the Jo member 12 is emitted in a direction diverging from the optical axis toward the outside. Accordingly, the return light is emitted without irradiating the coating layer 13 of the optical fiber core wire 11, and as a result, the coating layer 13 of the optical fiber core wire 11 is prevented from being damaged by the return light. be able to.

なお、本実施形態では拡径部Ｋが一端側端面１７を含むように構成されているとしたが、例えば、参考技術１として図３及び４に示すように、拡径部Ｋは一端側端面１７を含まないように設けられていてもよい。この構成によれば、戻り光は、筒状部材１２の軸に沿って伝送されずに、拡径部Ｋにおいて光コンバイナ１０の光軸から離れる方向に光路が曲げられて、拡径部Ｋを通過した後も光コンバイナ１０の光軸から遠い位置で伝送される。そのため、他端側端面１８から光ファイバ心線１１の被覆層１３に向かって出射されることがなく、結果として、戻り光によって光ファイバ心線１１の被覆層１３が損傷を受けるのを抑制することができる。 In the present embodiment , the enlarged diameter portion K is configured to include the one end side end face 17. For example, as shown in FIGS. 17 may not be included. According to this configuration, the return light is not transmitted along the axis of the cylindrical member 12, but the optical path is bent in the direction away from the optical axis of the optical combiner 10 in the enlarged diameter portion K, and the enlarged diameter portion K is Even after passing, it is transmitted at a position far from the optical axis of the optical combiner 10. Therefore, it does not radiate | emit toward the coating layer 13 of the optical fiber core wire 11 from the other end side end surface 18, and suppresses that the coating layer 13 of the optical fiber core wire 11 is damaged by return light as a result. be able to.

＜光コンバイナの製造方法＞
次に、本実施形態に係る光コンバイナ１０の製造方法を説明する。この製造方法では、複数本の光ファイバ心線１１と、筒状部材１２を構成する筒状のキャピラリと、円錐形状の部材からなる拡径部材と、が用いられる。キャピラリは、例えば、内径が４００〜１０００μｍ、外径が５００〜１２００μｍ、及び長さが１０〜２０ｍｍである。拡径部材は、例えばイリジウム等の金属製の部材であって、例えば、底面の径が１〜３ｍｍ、及び底面から先端までの長さが１０〜２０ｍｍである。 <Manufacturing method of optical combiner>
Next, a method for manufacturing the optical combiner 10 according to this embodiment will be described. In this manufacturing method, a plurality of optical fiber core wires 11, a cylindrical capillary constituting the cylindrical member 12, and a diameter-expanding member made of a conical member are used. For example, the capillary has an inner diameter of 400 to 1000 μm, an outer diameter of 500 to 1200 μm, and a length of 10 to 20 mm. The diameter-expanding member is a metal member such as iridium, for example, and has a bottom surface diameter of 1 to 3 mm and a length from the bottom surface to the tip of 10 to 20 mm.

（キャピラリ調製工程）
まず、拡径部材の頂部をキャピラリの一端から内部に挿入する。そしてこの状態でキャピラリの端部を加熱する。加熱によりキャピラリが溶融すると同時に拡径部材をキャピラリの内部に押し込むことにより、キャピラリの一端が拡径部材の母線に沿って拡径されて、筒状部材１２の拡径部Ｋを構成する拡径部分が形成される。 (Capillary preparation process)
First, the top of the diameter-expanding member is inserted from one end of the capillary. In this state, the end of the capillary is heated. When the capillary is melted by heating and the diameter-enlarged member is pushed into the capillary at the same time, one end of the capillary is expanded along the generatrices of the diameter-enlarged member, and the diameter-enlarged portion constituting the diameter-enlarged portion K of the cylindrical member 12 A part is formed.

なお、上記の方法の他の方法によって筒状部材１２の拡径部Ｋを構成する拡径部分を形成してもよい。例えば、キャピラリの一端を加熱溶融して封止し、他端側から空気等を送って加圧しながら加熱すると、加熱したところが膨張する。この膨張部分を切断して拡径部Ｋとなる形状を設けることができる。   In addition, you may form the enlarged diameter part which comprises the enlarged diameter part K of the cylindrical member 12 with the other method of said method. For example, when one end of the capillary is heated and melted and sealed, and heated while applying pressure by sending air or the like from the other end, the heated portion expands. A shape that becomes the expanded diameter portion K can be provided by cutting the expanded portion.

（光コンバイナ作製工程）
まず、光ファイバ心線１１の一端から所定長だけ被覆層１３を剥がして、光ファイバ１４を露出させる。そして、光ファイバ１４が露出した部分をキャピラリの拡径部分が形成された側から挿入して、複数の光ファイバ１４が筒状部材１２内で所定配置で束ねられた状態となるようにする。 (Optical combiner manufacturing process)
First, the coating layer 13 is peeled off by a predetermined length from one end of the optical fiber core wire 11 to expose the optical fiber 14. Then, the portion where the optical fiber 14 is exposed is inserted from the side where the enlarged diameter portion of the capillary is formed, so that the plurality of optical fibers 14 are bundled in a predetermined arrangement in the cylindrical member 12.

続いて、キャピラリの長さ方向の中央部分を側面からアーク放電等で加熱して溶融させ、それらの間隙をコラプスしつつ一体化させる。そして、冷却後、溶融一体化した部分の側面にノッチを入れて切断する。ここで形成される切断面が、筒状部材１２の他端側端面１８、つまり、光コンバイナ１０の接続端面を構成する。光コンバイナ１０の接続端面では、筒状部材１２内に複数本の光ファイバ１４の各コアが所定配置となるように配されたコア配置が露出している。   Subsequently, the central portion in the longitudinal direction of the capillary is heated and melted by arc discharge or the like from the side surface, and the gaps are integrated while collapsing. Then, after cooling, a notch is formed in the side surface of the melt-integrated portion and cut. The cut surface formed here constitutes the other end side end surface 18 of the cylindrical member 12, that is, the connection end surface of the optical combiner 10. On the connection end face of the optical combiner 10, the core arrangement in which the respective cores of the plurality of optical fibers 14 are arranged in the cylindrical member 12 in a predetermined arrangement is exposed.

以上の工程により、本実施形態に係る光コンバイナ１０が製造される。 The optical combiner 10 according to the present embodiment is manufactured through the above steps.

《参考技術２》
＜光コンバイナ＞
図５及び６は、参考技術２に係る光コンバイナ２０を示す。この光コンバイナ２０は、筒状部材２２の形状を除いて実施形態のものと同一構成である。なお、図５は光コンバイナ２０のうち筒状部材２２のみを示している。 << Reference Technology 2 >>
<Optical combiner>
5 and 6 show an optical combiner 20 according to Reference Technique 2. The optical combiner 20 has the same configuration as that of the embodiment type condition except for the shape of the tubular member 22. FIG. 5 shows only the cylindrical member 22 of the optical combiner 20.

筒状部材２２は、他端側端面２８が、他端側から一端側に伝送される戻り光を外向きに全反射する面に形成されている。具体的には、一端側の端面の外縁部分から中心に向かうにつれて、光コンバイナ２０の内部に入り込む傾斜を有する斜面に形成されている。戻り光が他端側から一端側に伝送された後一端側端面２７で全反射するためには、斜面は、光コンバイナ２０の光軸に対して４３度以下の角度で設けられていることが好ましい。   The cylindrical member 22 is formed such that the other end side end face 28 totally reflects outward the return light transmitted from the other end side to the one end side. Specifically, it is formed in the slope which has the inclination which goes into the inside of the optical combiner 20 as it goes to the center from the outer edge part of the end surface of one end side. After the return light is transmitted from the other end side to the one end side, the inclined surface is provided at an angle of 43 degrees or less with respect to the optical axis of the optical combiner 20 in order to be totally reflected by the end surface 27 on the one end side. preferable.

参考技術２においては、戻り光を外向き全反射する面である筒状部材２２の一端側端面２７が、戻り光が筒状部材２２の軸に沿って出射するのを規制する手段を構成する。このため、筒状部材２２の壁面内に進入して他端側から一端側に伝送される戻り光は、筒状部材２２の一端側端面２７で全反射され、光コンバイナ２０の外部に出射される。従って、光ファイバ心線２１の被覆層２３を照射することなく放出されることになり、結果として、戻り光によって光ファイバ心線２１の被覆層２３が損傷を受けるのを抑制することができる。 In the reference technique 2, the end surface 27 on the one end side of the cylindrical member 22 that is a surface that totally reflects the return light outward constitutes a means for restricting the return light from being emitted along the axis of the cylindrical member 22. . Therefore, the return light that enters the wall surface of the cylindrical member 22 and is transmitted from the other end side to the one end side is totally reflected by the one end side end surface 27 of the cylindrical member 22 and is emitted to the outside of the optical combiner 20. The Therefore, it is emitted without irradiating the coating layer 23 of the optical fiber core wire 21, and as a result, it is possible to suppress the coating layer 23 of the optical fiber core wire 21 from being damaged by the return light.

＜光コンバイナの製造方法＞
次に、参考技術２に係る光コンバイナ２０の製造方法を説明する。 <Manufacturing method of optical combiner>
Next, a method for manufacturing the optical combiner 20 according to Reference Technology 2 will be described.

（キャピラリ調製工程）
まず、筒状のキャピラリを準備する。このキャピラリの先端面を、研磨フィルム、酸化セリウム等の研磨材等を用いて研磨し、参考技術２の光コンバイナ２０の筒状部材２２の一端側端面２７の形状に形成する。 (Capillary preparation process)
First, a cylindrical capillary is prepared. The tip end face of this capillary is polished using a polishing film, an abrasive such as cerium oxide, etc., and formed into the shape of the end face 27 on the one end side of the cylindrical member 22 of the optical combiner 20 of Reference Technique 2.

（光コンバイナ作製工程）
上記キャピラリ調製工程で調製したキャピラリを使用することを除いて実施形態と同一の方法で光コンバイナ２０を作製する。 (Optical combiner manufacturing process)
To produce an optical combiner 20 in the exemplary form on purpose the same method except for using a capillary prepared by the capillary preparation process.

《参考技術３》
＜光コンバイナ＞
図７及び８は、参考技術３に係る光コンバイナ３０を示す。この光コンバイナ３０は、筒状部材３２の形状を除いて実施形態のものと同一構成である。なお、図７は光コンバイナ３０のうち筒状部材３２のみを示している。 << Reference Technology 3 >>
<Optical combiner>
7 and 8 show an optical combiner 30 according to the reference technique 3. FIG. The optical combiner 30 has the same configuration as that of the embodiment type condition except for the shape of the tubular member 32. FIG. 7 shows only the cylindrical member 32 of the optical combiner 30.

筒状部材３２は、参考技術２の光コンバイナ２０と同様に、他端側端面３８が、他端側から一端側に伝送される戻り光を外向きに全反射する面に形成されている。具体的には、一端側の端面を光軸に対して所定の角度を有する平面で切断したような斜面に形成されている。戻り光が他端側から一端側に伝送された後一端側端面３７で全反射するためには、斜面は、光コンバイナ３０の光軸に対して４３度以下の角度で設けられていることが好ましい。 As with the optical combiner 20 of the reference technique 2, the cylindrical member 32 is formed such that the other end side end surface 38 totally reflects the return light transmitted from the other end side to the one end side outward. Specifically, it is formed into a slope such that the end surface on one end side is cut by a plane having a predetermined angle with respect to the optical axis. In order that the return light is transmitted from the other end side to the one end side and then totally reflected by the one end side end surface 37, the inclined surface is provided at an angle of 43 degrees or less with respect to the optical axis of the optical combiner 30. preferable.

参考技術３においては、戻り光を外向き全反射する面である筒状部材３２の一端側端面３７が、戻り光が筒状部材３２の軸に沿って出射するのを規制する手段を構成する。このため、筒状部材３２の壁面内に進入して他端側から一端側に伝送される戻り光は、筒状部材３２の一端側端面３７で全反射され、光コンバイナ３０の外部に出射される。従って、光ファイバ心線３１の被覆層３３を照射することなく放出されることになり、結果として、戻り光によって光ファイバ心線３１の被覆層３３が損傷を受けるのを抑制することができる。 In the reference technique 3, the end surface 37 on the one end side of the cylindrical member 32 that is a surface that totally reflects the return light outward constitutes a means for restricting the return light from being emitted along the axis of the cylindrical member 32. . Therefore, the return light that enters the wall surface of the cylindrical member 32 and is transmitted from the other end side to the one end side is totally reflected by the one end side end surface 37 of the cylindrical member 32 and is emitted to the outside of the optical combiner 30. The Therefore, it is emitted without irradiating the coating layer 33 of the optical fiber core wire 31, and as a result, it is possible to suppress the coating layer 33 of the optical fiber core wire 31 from being damaged by the return light.

＜光コンバイナの製造方法＞
参考技術３に係る光コンバイナ３０は、参考技術２と同一の方法で製造することができる。 <Manufacturing method of optical combiner>
The optical combiner 30 according to the reference technique 3 can be manufactured by the same method as the reference technique 2.

《参考技術４》
＜光コンバイナ＞
図９及び１０は、参考技術４に係る光コンバイナ４０を示す。この光コンバイナ４０は、筒状部材４２の形状を除いて実施形態のものと同一構成である。なお、図９は光コンバイナ４０のうち筒状部材４２のみを示している。 << Reference Technology 4 >>
<Optical combiner>
9 and 10 show an optical combiner 40 according to Reference Technique 4. The optical combiner 40 has the same configuration as that of the embodiment type condition except for the shape of the tubular member 42. FIG. 9 shows only the cylindrical member 42 of the optical combiner 40.

この光コンバイナ４０は、筒状部材４２の一端側端面４７に反射膜Ｈが設けられている。反射膜Ｈは、高反射膜（ＨＲ膜：High Reflection膜）であることが好ましい。高反射膜Ｈは、例えば厚さが５〜１０μｍである。   In the optical combiner 40, a reflection film H is provided on the end surface 47 on one end side of the cylindrical member 42. The reflection film H is preferably a high reflection film (HR film: High Reflection film). The highly reflective film H has a thickness of 5 to 10 μm, for example.

高反射膜Ｈは、例えばＳｉＯ２膜とＴａ２Ｏ５膜とが交互に４０層程度積層された、誘電体多層膜の構成を有する。この高反射膜Ｈは、信号光（波長１０７０ｎｍ程度）と励起光（９１５ｎｍまたは９７０ｎｍ）の波長でＨＲ特性を満足するものである。 The highly reflective film H has a configuration of a dielectric multilayer film in which, for example, about 40 SiO 2 films and Ta 2 O 5 films are alternately stacked. This highly reflective film H satisfies the HR characteristics at the wavelengths of signal light (wavelength of about 1070 nm) and excitation light (915 nm or 970 nm).

参考技術４においては、筒状部材４２の一端側端面４７に設けられた反射膜Ｈが、戻り光が筒状部材４２の軸に沿って出射するのを規制する手段を構成する。このため、筒状部材４２の壁面内に進入して他端側から一端側に伝送される戻り光は筒状部材４２一端側端面４７の反射膜Ｈで反射されて、再び筒状部材４２の壁面内を一端側から他端側に向かって伝送される。つまり、戻り光は筒状部材４２の一端側から放出されることがなく、結果として、戻り光によって光ファイバ心線４１の被覆層４３が損傷を受けるのを抑制することができる。 In the reference technique 4, the reflective film H provided on the one end face 47 of the cylindrical member 42 constitutes a means for restricting return light from being emitted along the axis of the cylindrical member 42. For this reason, the return light that enters the wall surface of the cylindrical member 42 and is transmitted from the other end side to the one end side is reflected by the reflection film H on the end surface 47 on the one end side of the cylindrical member 42, and again of the cylindrical member 42. It is transmitted from the one end side to the other end side within the wall surface. That is, the return light is not emitted from one end side of the cylindrical member 42, and as a result, the coating layer 43 of the optical fiber core wire 41 can be prevented from being damaged by the return light.

＜光コンバイナの製造方法＞
次に、参考技術４に係る光コンバイナ４０の製造方法を説明する。 <Manufacturing method of optical combiner>
Next, a method for manufacturing the optical combiner 40 according to the reference technique 4 will be described.

（キャピラリ調製工程）
反射膜は、真空蒸着法やイオンビーム（ＥＢ）蒸着法等の公知の方法により蒸着形成することができる。このとき、筒状部材４２の内部に蒸着物が進入しないように、一端側端面４７から筒状部材４２の中空部分にロッドを挿入して蒸着を行ってもよい。或いは、蒸着マスクで筒状部材４２の中空部分を覆うようにして蒸着を行ってもよい。また、筒状部材４２の内部への蒸着物の進入を無視して反射膜を蒸着形成してもよい。 (Capillary preparation process)
The reflective film can be deposited by a known method such as a vacuum deposition method or an ion beam (EB) deposition method. At this time, vapor deposition may be performed by inserting a rod from one end side end face 47 into the hollow portion of the cylindrical member 42 so that the deposited material does not enter the cylindrical member 42. Or you may vapor-deposit so that the hollow part of the cylindrical member 42 may be covered with a vapor deposition mask. Further, the reflective film may be deposited by ignoring the intrusion of the deposited material into the cylindrical member 42.

（光コンバイナ作製工程）
上記キャピラリ調製工程で調製したキャピラリを使用することを除いて参考技術３と同一の方法で光コンバイナ４０を作製する。 (Optical combiner manufacturing process)
The optical combiner 40 is manufactured by the same method as that of the reference technique 3 except that the capillary prepared in the capillary preparation step is used.

《参考技術５》
＜光コンバイナ＞
図１１は、参考技術５に係る光コンバイナ５０の筒状部材５２を示す。この光コンバイナ５０は、筒状部材５２の形状を除いて実施形態のものと同一構成である。 << Reference Technology 5 >>
<Optical combiner>
FIG. 11 shows a cylindrical member 52 of the optical combiner 50 according to the reference technique 5. The optical combiner 50 has the same configuration as that of the embodiment type condition except for the shape of the tubular member 52.

この光コンバイナ５０は、筒状部材５２の外周表面に細かい傷による凹凸が設けられており、すりガラス状となっている。   This optical combiner 50 is provided with irregularities due to fine scratches on the outer peripheral surface of the cylindrical member 52, and has a ground glass shape.

すりガラスの凹凸は、筒状部材５２の外周面にランダムに設けられている。凹凸が設けられるピッチは、戻り光の波長程度であることが好ましく、例えば５００〜１５００ｎｍである。凹凸の凹部の深さは、例えば５００〜１５００ｎｍである。筒状部材５２の溶融部５５の外周面がすりガラス状に形成されていると、溶融部５５を一端側から他端側に伝送されている光をも筒状部材５２の外側に散乱してしまうことになり、光コンバイナ５０の伝送効率が低下する。   Roughness of the frosted glass is randomly provided on the outer peripheral surface of the cylindrical member 52. The pitch at which the unevenness is provided is preferably about the wavelength of the return light, for example, 500 to 1500 nm. The depth of the concave and convex portions is, for example, 500 to 1500 nm. If the outer peripheral surface of the melting part 55 of the cylindrical member 52 is formed in a ground glass shape, the light transmitted from the one end side to the other end side of the melting part 55 is also scattered outside the cylindrical member 52. As a result, the transmission efficiency of the optical combiner 50 decreases.

参考技術５においては、筒状部材５２のすりガラス状に形成された外周面が、戻り光が筒状部材５２の軸に沿って出射するのを規制する手段を構成する。このため、筒状部材５２の壁面内に進入して他端側から一端側に伝送される戻り光は、すりガラス状の外周面でミー散乱が生じて、筒状部材５２の外側に放出されて一端側にまで到達しない。従って、戻り光が光ファイバ心線５１の被覆層５３を照射するのが低減されることとなり、結果として、戻り光によって光ファイバ心線５１の被覆層５３が損傷を受けるのを抑制することができる。 In the reference technique 5, the outer peripheral surface formed in a ground glass shape of the cylindrical member 52 constitutes a means for restricting return light from being emitted along the axis of the cylindrical member 52. For this reason, the return light that enters the wall surface of the cylindrical member 52 and is transmitted from the other end side to the one end side causes Mie scattering on the ground glass-like outer peripheral surface and is emitted to the outside of the cylindrical member 52. Does not reach one end. Therefore, it is possible to reduce the return light from irradiating the coating layer 53 of the optical fiber core wire 51, and as a result, it is possible to suppress the coating layer 53 of the optical fiber core wire 51 from being damaged by the return light. it can.

＜光コンバイナの製造方法＞
次に、参考技術５に係る光コンバイナ５０の製造方法を説明する。 <Manufacturing method of optical combiner>
Next, a method for manufacturing the optical combiner 50 according to the reference technique 5 will be described.

（キャピラリ調製工程）
まず、キャピラリの外周面をすりガラス状に形成する。このとき、例えば酸化アルミニウム製の研磨フィルムでキャピラリの外周面を擦ってもよく、弗化水素酸等で表面を溶解させて凹凸を作ってもよい。 (Capillary preparation process)
First, the outer peripheral surface of the capillary is formed in a ground glass shape. At this time, for example, the outer peripheral surface of the capillary may be rubbed with a polishing film made of aluminum oxide, or the surface may be dissolved with hydrofluoric acid or the like to form irregularities.

（光コンバイナ作製工程）
上記キャピラリ調製工程で調製したキャピラリを使用することを除いて実施形態と同一の方法で光コンバイナ５０を作製する。 (Optical combiner manufacturing process)
To produce an optical combiner 50 in the exemplary form on purpose the same method except for using a capillary prepared by the capillary preparation process.

なお、キャピラリの外周面の全面がすりガラス状になるように凹凸が設けられているが、キャピラリに光ファイバ心線５１が挿入された後溶融一体化する工程において、加熱により溶融部５５におけるキャピラリ表面が溶解されて傷が消失する。このため、溶融部５５では、外周面がすりガラス状に形成されていることに起因して伝送される光が外部に散乱されることはない。   The concaves and convexes are provided so that the entire outer peripheral surface of the capillary becomes ground glass, but in the step of melting and integrating after the optical fiber core wire 51 is inserted into the capillary, the capillary surface in the melting portion 55 is heated. Dissolves and the wound disappears. For this reason, in the fusion | melting part 55, the transmitted light resulting from the outer peripheral surface being formed in the shape of ground glass is not scattered outside.

以上説明したように、本発明は光コンバイナについて有用である。   As described above, the present invention is useful for an optical combiner.

本実施形態の光コンバイナの斜視図である。It is a perspective view of the optical combiner of this embodiment . 本実施形態の光コンバイナの断面図である。It is sectional drawing of the optical combiner of this embodiment . 参考技術１の光コンバイナにおける筒状部材の斜視図である。It is a perspective view of the cylindrical member in the optical combiner of the reference technique 1 . 参考技術１の光コンバイナの断面図である。It is sectional drawing of the optical combiner of the reference technique 1 . 参考技術２の光コンバイナにおける筒状部材の斜視図である。It is a perspective view of the cylindrical member in the optical combiner of the reference technique 2. 参考技術２の光コンバイナの断面図である。It is sectional drawing of the optical combiner of the reference technique 2. FIG. 参考技術３の光コンバイナにおける筒状部材の斜視図である。It is a perspective view of the cylindrical member in the optical combiner of the reference technique 3. 参考技術３の光コンバイナの断面図である。It is sectional drawing of the optical combiner of the reference technique 3. 参考技術４の光コンバイナにおける筒状部材の斜視図である。It is a perspective view of the cylindrical member in the optical combiner of the reference technique 4. 参考技術４の光コンバイナの断面図である。It is sectional drawing of the optical combiner of the reference technique 4. 参考技術５の光コンバイナにおける筒状部材の斜視図である。It is a perspective view of the cylindrical member in the optical combiner of the reference technique 5.

Ｈ 反射膜
Ｋ 拡径部
１０，２０，３０，４０，５０ 光コンバイナ
１１，２１，３１，４１，５１ 光ファイバ心線
１２，２２，３２，４２，５２ 筒状部材
１３，２３，３３，４３，５３ 被覆層
１４，２４，３４，４４，５４ 光ファイバ
１７，２７，３７，４７，５７ 一端側端面
１８，２８，３８，４８，５８ 他端側端面 H Reflective film K Expanded portion 10, 20, 30, 40, 50 Optical combiner 11, 21, 31, 41, 51 Optical fiber core wire 12, 22, 32, 42, 52 Cylindrical member 13, 23, 33, 43 , 53 Coating layer 14, 24, 34, 44, 54 Optical fiber 17, 27, 37, 47, 57 One end face 18, 28, 38, 48, 58 The other end face

Claims (2)

各々、光ファイバとそれを被覆する被覆層とを有し、その一方の端部において該被覆層が剥がされて該光ファイバが露出した複数本の光ファイバ心線を備え、該それらの一方の端部の複数本の光ファイバが束ねられて該筒状部材にその一端側から挿入されて他端側で該筒状部材と溶融一体化した光コンバイナであって、
上記筒状部材は、他端側から一端にかけて拡径し、他端側から一端に伝送される光の光路をコンバイナ光軸から離れる方向に曲げて当該光を出射する拡径部を有し、
上記複数本の光ファイバ心線の心線束の半径をＴ，及び上記筒状部材の一端と上記被覆層との光軸方向の距離をＬとしたときのｔａｎ −１ （Ｔ／Ｌ）で表される角度θ１が、上記他端側から一端に伝送される光の出射方向とコンバイナ光軸とのなす角度θ２以下であることを特徴とする光コンバイナ。 Each having an optical fiber and a coating layer covering the optical fiber, the optical fiber including a plurality of optical fiber core wires, the optical fiber being exposed by peeling off the coating layer at one end thereof, An optical combiner in which a plurality of end optical fibers are bundled and inserted into the cylindrical member from one end side thereof, and is fused and integrated with the cylindrical member on the other end side,
The cylindrical member has a diameter-expanding portion that expands from the other end side to one end, bends the optical path of light transmitted from the other end side to the one end in a direction away from the combiner optical axis, and emits the light.
Expressed by tan −1 (T / L) where T is the radius of the core bundle of the plurality of optical fibers and L is the distance in the optical axis direction between one end of the cylindrical member and the coating layer. optical combiner angle θ1 that is, the angle θ2 less characterized der Rukoto the emission direction and the combiner optical axis of the light transmitted to one end from the other end is. 請求項１に記載された光コンバイナにおいて、
上記筒状部材の外周面がすりガラス状に形成されていることを特徴とする光コンバイナ。 The optical combiner according to claim 1 ,
An optical combiner characterized in that the outer peripheral surface of the cylindrical member is formed in a ground glass shape.
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