JP5178329B2 - Hole-type double clad fiber - Google Patents
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Description
本発明は、端部にエンドキャップが設けられていてファイバレーザ装置の共振器やレーザガイドなどに用いられる空孔型ダブルクラッドファイバに関し、特に、エンドキャップの端面形状の改良に関する。 The present invention relates to a hole-type double clad fiber having an end cap provided at an end and used for a resonator, a laser guide, or the like of a fiber laser apparatus, and more particularly to improvement of the end face shape of the end cap.
一般に、高出力ファイバレーザ装置などに使用される光ファイバなどのように、高出力光を導波する光ファイバの端面においては、伝送光に対して導波構造を有しない低熱膨張係数の純粋石英ロッドを接続することにより出射端面でのビームエネルギー密度低減を図り、端面部におけるレーザ耐性を向上させることができる。特に、クラッドに空孔を有する空孔型光ファイバの場合には、端面に空孔が曝されているため外部から塵や水分などの不純物が侵入しやすい。このため、空孔の端部を加熱溶融してコラプスすることで該空孔を封止し、コンタミの侵入を防ぐことが行われる。このように、レーザ耐性の向上やコンタミの侵入の防止を目的として光ファイバ端面部に意図的に付加された導波構造を有しない部位をエンドキャップと呼ぶ。 Generally, at the end face of an optical fiber that guides high-power light, such as an optical fiber used in a high-power fiber laser device, pure quartz having a low thermal expansion coefficient that does not have a waveguide structure for transmitted light. By connecting the rod, the beam energy density at the emission end face can be reduced, and the laser resistance at the end face can be improved. In particular, in the case of a hole-type optical fiber having holes in the cladding, since the holes are exposed on the end face, impurities such as dust and moisture are likely to enter from the outside. For this reason, the end of the hole is heated and melted and collapsed to seal the hole and prevent contamination from entering. Thus, the part which does not have the waveguide structure intentionally added to the end face part of the optical fiber for the purpose of improving the laser resistance and preventing the intrusion of contamination is called an end cap.
また、特に高出力ファイバレーザに使用されるダブルクラッドファイバでは、コアおよび第1クラッドの外側に設けられた第2クラッドによって励起光の閉じ込めが行われ、この励起光が伝搬する部位は通常ポンプガイドと呼ばれる。ところで、ダブルクラッドファイバでは、多くの場合に第2クラッドが低屈折率樹脂のポリマーから形成されることから、レーザが高出力になるとポリマークラッドにおける発熱によって信頼性が問題となる。これに対し、図5に模式的に示すように、各々、略ファイバ軸方向(同図の略左右方向)に延びる複数の空孔130aにより第2クラッド130を構成するようにした空孔型ダブルクラッドファイバ100は、石英材料のみで導波構造を構成することができるため熱耐性に優れる。
In particular, in a double clad fiber used for a high-power fiber laser, pump light is confined by a second clad provided outside the core and the first clad, and the portion where the pump light propagates is usually a pump guide. Called. By the way, in the double clad fiber, since the second clad is often formed from a polymer of a low refractive index resin, reliability becomes a problem due to heat generation in the polymer clad when the laser output becomes high. On the other hand, as schematically shown in FIG. 5, each of the hole-type doubles is configured such that the
このような空孔型ダブルクラッドファイバ100の場合には、先に述べた純粋石英ロッドを接続するという方法とは異なり、特許文献1に記載されているように、その端部を加熱溶融して励起光に対する導波構造をなくすることで、エンドキャップ150を形成することができる。
In the case of such a hole-type double
また、ファイバレーザ装置の共振器として使用されるときには、図5仮想線で示すように、エンドキャップ150の端面に直接にミラー160を形成(例えば、誘電体多層膜を蒸着)することで、簡便に共振器を形成することができる。具体的には、まず、空孔型ダブルクラッドファイバ100の端部にエンドキャップ150を形成し、次に、そのエンドキャップ150の端面を垂直研磨した後、ミラー160の形成が行われる。
しかしながら、上記従来の空孔型ダブルクラッドファイバでは、他の光学部品と結合するときやレーザ光を所定のレーザ加工ポイントなどに照射するときに、図5に実線の矢印で示すように、コア110から拡散しつつエンドキャップ150を伝搬するレーザ光のビーム径が小さくならないために、結合効率がよくないという問題がある。尚、これに対しては、先球レンズを溶融接続する技術(特開平8−114729号公報参照)が知られているが、その場合には、接続点での強度に新たな問題を招くことになる。
However, in the above conventional hole-type double clad fiber, when coupled with other optical components or when a laser beam is irradiated to a predetermined laser processing point or the like, as shown by a solid line arrow in FIG. Therefore, there is a problem that the coupling efficiency is not good because the beam diameter of the laser light propagating through the
また、上記従来の場合に、エンドキャップ150の端面にミラー160を形成すると、エンドキャップ伝搬中に発散してミラー160の表面に達した励起光の一部が、図5に仮想線の矢印で示すように、ポンプガイド120に戻らず、その外側方向へ反射されるという、いわゆる励起光の「ケラレ」が生じ、その結果、発振効率の低下をもたらすという問題がある。
In the conventional case, when the mirror 160 is formed on the end face of the
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、空孔型ダブルクラッドファイバの端部にエンドキャップを形成する際に、そのエンドキャップの端面形状に工夫を加え、その結果、例えば、光学部品などに結合して使用する場合には結合効率を改善できるようにし、また、共振器として使用する場合には励起光のケラレを減少して発振効率の低下を抑制できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of such various points, and its main purpose is to add a device to the end face shape of the end cap when the end cap is formed at the end of the hole-type double clad fiber. As a result, for example, the coupling efficiency can be improved when used in combination with optical components, etc., and when used as a resonator, the vignetting of the excitation light is reduced to suppress the decrease in oscillation efficiency. There is to be able to do it.
上記の目的を達成すべく、本発明では、エンドキャップの端面形状を、非球面にするようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, the end face of the end cap is aspherical.
具体的には、本発明では、所定の光を伝搬させるコアと、このコアの外周を覆うように設けられた第1クラッドと、この第1クラッドの外周を覆うように設けられていて、該第1クラッドの長さ方向に延びるように配置された複数の空孔からなる第2クラッドと、これらコア,第1クラッドおよび第2クラッドの端部に該第2クラッドの各空孔の開口端を封止する状態に設けられたエンドキャップとを備えた空孔型ダブルクラッドファイバを前提としている。 Specifically, in the present invention, a core for propagating predetermined light, a first clad provided so as to cover the outer periphery of the core, and provided so as to cover the outer periphery of the first clad, A second clad composed of a plurality of holes arranged so as to extend in the length direction of the first clad, and an open end of each hole of the second clad at the ends of the core, the first clad and the second clad It is premised on a hole-type double clad fiber provided with an end cap provided in a state of sealing.
そして、上記エンドキャップの端面における少なくとも中央部分は、ファイバ軸方向外方に向かって膨出するレンズ形状に形成されているものとする。 And at least the center part in the end surface of the said end cap shall be formed in the lens shape which bulges toward a fiber axial direction outward.
尚、上記の構成において、他の光学部品などと結合する場合には、非球面を、エンドキャップを通過した所定光のビーム径が小さくなる方向に変化する形状とすることができる。 In the above configuration, when coupled with other optical components, the aspherical surface can have a shape that changes in a direction in which the beam diameter of the predetermined light that has passed through the end cap decreases.
一方、ファイバレーザ装置の共振器などとして使用する場合、つまり、第1クラッドが、励起光を伝搬させるポンプガイドとされており、かつ、エンドキャップの端面を覆うように設けられていて、該エンドキャップを拡散しつつ伝搬する上記励起光の少なくとも一部を反射するミラーを備える場合には、上記のレンズ形状を、少なくともファイバ軸中心からエンドキャップを拡散しつつ伝搬して端面に達した励起光をミラーにより上記第1クラッドに向かって反射する形状に形成することができる。 On the other hand, when used as a resonator of a fiber laser device, that is, the first cladding is used as a pump guide for propagating pumping light, and is provided so as to cover the end face of the end cap. When a mirror that reflects at least a part of the excitation light that propagates while diffusing the cap is provided, the excitation light that has propagated through the end cap from the center of the fiber axis while diffusing the end cap to reach the end face Can be formed in a shape that reflects toward the first cladding by a mirror.
また、ファイバレーザ装置の共振器などとして使用する場合の、より具体的な構成としては、エンドキャップの長さをL,ファイバ軸から第1クラッドの外周面までの寸法の最小値をp,励起光の伝搬角をθpとしたときに、エンドキャップの端面における励起光の到達領域の曲率半径Rを、R≦(p/tanθp)+L、とすることが挙げられる。尚、第1クラッドの外周面が、ファイバ軸を中心とする断面円形状をなす場合には、ファイバ軸から第1クラッドの外周面までの寸法の最小値は、該第1クラッドの外周面の半径となる。 Further, when used as a resonator of a fiber laser device, the more specific configuration is that the length of the end cap is L, the minimum value of the dimension from the fiber axis to the outer peripheral surface of the first cladding is p, and the pump is excited. When the propagation angle of light is θp, the radius of curvature R of the arrival region of the excitation light on the end face of the end cap is R ≦ (p / tan θp) + L. When the outer peripheral surface of the first cladding has a circular cross section centered on the fiber axis, the minimum value of the dimension from the fiber axis to the outer peripheral surface of the first cladding is the value of the outer peripheral surface of the first cladding. The radius.
本発明によれば、空孔型ダブルクラッドファイバの端部にエンドキャップを形成する際に、その端面形状を凸面状の非球面とするようにしたので、その結果、エンドキャップの端面と他の光学部品などと結合する場合には結合効率の改善に寄与することができ、また、端面にミラーを形成して共振器として用いる場合には、励起光のケラレを抑えて発振効率の低下の抑制に寄与することができる。 According to the present invention, when the end cap is formed at the end portion of the hole-type double clad fiber, the end face shape is a convex aspherical surface. When coupled with optical components, etc., it can contribute to improved coupling efficiency. When a mirror is formed on the end face and used as a resonator, vignetting of pumping light is suppressed to suppress a decrease in oscillation efficiency. Can contribute.
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態に係る空孔型ダブルクラッドファイバの端部構造を模式的に示しており、この空孔型ダブルクラッドファイバ10は、ファイバレーザ装置の出力側に設けられていて該ファイバレーザ装置で発生した所定の光としてのレーザ光を、他の光学部品20に伝送するレーザガイドとして用いられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 schematically shows an end structure of a hole-type double-clad fiber according to an embodiment of the present invention, and this hole-type double-
この空孔型ダブルクラッドファイバ10は、レーザ光を伝搬させるコア11と、このコア11の外周を覆うように設けられた第1クラッド12と、この第1クラッド12の外周を覆うように設けられていて、略ファイバ軸方向に延びるように配置された複数の空孔13aからなる第2クラッド13と、この第2クラッドの外周を覆うように設けられたサポート層14と、本空孔型ダブルクラッドファイバ10の端部に第2クラッド13の各空孔13aの開口端を封止する状態に設けられたエンドキャップ15とを備えている。
The hole-type double
そして、本実施形態では、エンドキャップ15の端面は、ファイバ軸方向外方(図1の右方)に向かって膨出する非球面形状に形成されている。具体的には、非球面形状は、図1に太い実線の矢印で示すように、端面16から出射されたレーザ光が光学部品20上の所定位置に焦点を結ぶ形状とされている。
In the present embodiment, the end face of the
ここで、上記の非球面について詳しく説明する。非球面の形状については、一般に補正項を無視することができるので、非球面の頂点を原点とする光軸方向の位置をh、半径方向の位置をyとするh−y座標において、次式〔1〕により与えられる。 Here, the aspheric surface will be described in detail. Since the correction term can generally be ignored for the shape of the aspheric surface, in the hy coordinates where the position in the optical axis direction with the apex of the aspheric surface as the origin is h and the position in the radial direction is y, the following expression Given by [1].
h=c・y2/{1+[1−(1+k)・c2・y2]1/2} ...〔1〕
c:非球面の頂点の曲率(同点の曲率半径Rの逆数)
k:円錐定数(2次曲面の係数)
上記の式〔1〕において、非球面は、k<−1のときに双曲面、k=−1のときに放物面、−1<k<0のときに楕円面、k=0のときに球面、0<k<1のときに偏球面となる。つまり、本明細書における「非球面」とは、「球面」を含む概念である。
h = c · y 2 / {1+ [1- (1 + k) · c 2 · y 2 ] 1/2 }. . . [1]
c: curvature of vertex of aspheric surface (reciprocal of radius of curvature R of same point)
k: Conical constant (coefficient of quadratic surface)
In the above formula [1], an aspherical surface is a hyperboloid when k <−1, a paraboloid when k = −1, an ellipsoid when −1 <k <0, and when k = 0. Is spherical, and when 0 <k <1, the surface is depolarized. In other words, “aspherical surface” in this specification is a concept including “spherical surface”.
また、上記のような端面形状を得る方法の一例としては、肌理が細かくかつ柔軟な研磨シートを用い、この研磨シートにエンドキャップ15の端面を押し付けて研磨を行うことが挙げられる。つまり、エンドキャップ15の押し付けられた研磨シートの部位が湾曲状に凹むので、その凹みによりエンドキャップ15の周縁部分をファイバ軸中心部分よりも多く研磨することができ、よって、端面が非球面状に形成されることとなる。
Further, as an example of a method for obtaining the end face shape as described above, a polishing sheet having a fine texture and flexibility may be used, and polishing may be performed by pressing the end face of the
したがって、本実施形態によれば、空孔型ダブルクラッドファイバ10の端部にエンドキャップ15を形成する際に、そのエンドキャップ15の端面を、該端面から出射したレーザ光が焦点を結ぶ方向に変化する波面集束効果を有する非球面形状とするようにしたので、光ファイバの端部に別部材の先球レンズが融着接続されるようにする場合(特開平8−114729号公報参照)とは異なり、接続強度が不足するという事態を招くことなく、結合効率を改善することができる。
Therefore, according to the present embodiment, when the
尚、上記の実施形態では、エンドキャップ15の端面から出射したレーザ光を他の光学部品20に照射する場合について説明しているが、例えば、エンドキャップ15の端面を他の光ファイバの端面に物理的に接触させるフィジカルコンタクトを行う場合に適用することもできる。
In the above embodiment, the case where the laser beam emitted from the end face of the
また、上記の実施形態では、エンドキャップ15の端面を、出射されたレーザ光が焦点を結ぶように変化させる形状とするようにしているが、使用条件によっては、少なくとも、ビーム径が小さくなる方向に変化させる形状とすることもできる。
In the above-described embodiment, the end face of the
さらに、上記の実施形態では、レーザ光をガイドするレーザガイドの場合について説明しているが、本発明に係る空孔型ダブルクラッドファイバは、ファイバレーザ装置関連の種々の光学機器に適用することもできる。 Furthermore, in the above embodiment, the case of a laser guide that guides laser light has been described. However, the hole-type double-clad fiber according to the present invention can be applied to various optical devices related to a fiber laser device. it can.
(実施形態2)
図2は、本発明の実施形態2に係る空孔型ダブルクラッドファイバの端部構造を模式的に示しており、この空孔型ダブルクラッドファイバ10は、ファイバレーザ装置の共振器として使用される。
(Embodiment 2)
FIG. 2 schematically shows an end structure of a hole-type double clad fiber according to Embodiment 2 of the present invention, and this hole-type double clad
この空孔型ダブルクラッドファイバ10は、励起光により誘導放出光を発生するとともに該誘導放出光を伝搬させるコア11と、このコア11の外周を覆うように設けられていて上記励起光を伝搬させる第1クラッド12と、この第1クラッド12の外周を覆うように設けられていて、略ファイバ軸方向に延びるように配置された複数の空孔13aからなる第2クラッド13と、この第2クラッド13の外周を覆うように設けられたサポート層14と、本空孔型ダブルクラッドファイバ10の端部に第2クラッド13の各空孔13aの開口端を封止する状態に設けられていて、励起光に対する導波構造を有さないエンドキャップ15とを備えている。
The hole-type double clad
第1クラッド12の外周断面形状は、ファイバ軸を中心とする円形状をなしている。第2クラッド13は、第1クラッド12内に励起光を閉じ込める機能を有しており、これにより、第1クラッド12はポンプガイドとして機能するようになっている。また、エンドキャップ15の端面には、第1クラッド12側から拡散しつつエンドキャップ15を伝搬する励起光の少なくとも一部を反射する誘電体多層膜からなるミラー16が形成されている。
The outer peripheral cross-sectional shape of the
そして、本実施形態では、上記エンドキャップ15の端面は、ファイバ軸中心からエンドキャップ15を拡散しつつ伝搬して該端面に達した励起光を、ミラー16により第1クラッド12に向かって反射する形状に形成されている。つまり、ミラー16は、上記端面の形状により凹面鏡に形成されている。
In this embodiment, the end face of the
具体的には、エンドキャップ15の端面は、ファイバ軸上におけるエンドキャップ15の始端から該ファイバ軸に対し伝搬角θpの角度でもって拡散しつつエンドキャップ15を伝搬した励起光が、第1クラッド12の外周面の半径寸法だけ離れた位置においてミラー16の表面に達し、その位置からファイバ軸に対する平行光としてエンドキャップ15を通過し、第1クラッド12に入射するように形成されている。尚、図2において、Lはエンドキャップ15のファイバ軸方向寸法であり、pは第1クラッド12の外周面の半径である。
Specifically, the end surface of the
したがって、本実施形態によれば、空孔型ダブルクラッドファイバ10の端部にエンドキャップ15を形成し、その端面に設けたミラー16により励起光の少なくとも一部を反射するようにして共振器を構成する際に、ファイバ軸中心から該ファイバ軸に対し伝搬角θpの角度でもって拡散しつつエンドキャップ15を伝搬する励起光を第1クラッド12の内側方向に反射させるようにしたので、第1クラッド12を伝搬してミラー16により反射される励起光の大半について、第1クラッド12の外側方向へのケラレを減少させることができ、よって、そのような励起光のケラレに起因する発振効率の低下の抑制に寄与することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the
また、励起光をファイバ軸に対する平行光として反射するので、その反射光がエンドキャップ15内で焦点を結ぶことはなく、よって、エネルギーの高密度化に伴うエンドキャップ15の損傷を回避することができる。
Further, since the excitation light is reflected as parallel light with respect to the fiber axis, the reflected light is not focused in the
尚、上記の実施形態では、第1クラッド12の外周断面形状が円形である場合について説明しているが、例えば断面D字状など、他の形状をなしている場合にも本発明を適用することができる。但し、その場合には、pには、第1クラッド12の外周面の半径に代えて、第1クラッド12のファイバ軸−外周面間の最小寸法を代入することが好ましい。
In the above embodiment, the case where the outer peripheral cross-sectional shape of the
また、上記の実施形態では、ファイバレーザ装置の共振器の場合について説明しているが、本発明に係る空孔型ダブルクラッドファイバは、その他のファイバレーザ装置関連の光学機器に適用することができる。 In the above embodiment, the case of the resonator of the fiber laser device has been described. However, the hole-type double clad fiber according to the present invention can be applied to other optical devices related to the fiber laser device. .
(実施形態3)
図3は、本発明の実施形態3に係る空孔型ダブルクラッドファイバの端部構造を模式的に示しており、この空孔型ダブルクラッドファイバ10は、実施形態2の場合と同じく、ファイバレーザ装置の共振器として用いられる。
(Embodiment 3)
FIG. 3 schematically shows an end structure of a hole-type double clad fiber according to a third embodiment of the present invention. This hole-type double-clad
本実施形態では、エンドキャップ15の端面は、第1クラッド12から拡散しつつエンドキャップ15を伝搬して該端面に達した全ての励起光をミラー16により第1クラッド12に向かって反射する形状に形成されている。
In the present embodiment, the end face of the
具体的には、エンドキャップ15のファイバ軸方向における長さをL,第1クラッド12の外周面の半径をp,上記励起光の伝搬角をθpとしたとき、ファイバ軸に対し伝搬角θpの角度でもって発散する励起光のうち、最もファイバ軸から離れた半径方向位置においてエンドキャップ15を通過する励起光が第1クラッド12に戻るためには、反射後の復路とファイバ軸との間の角度の最小値が伝搬角θpと同じである必要がある。このとき、この励起光がファイバ軸上から拡散を開始するファイバ軸方向位置は、エンドキャップ15の始端からp/tanθpの寸法だけ手前側(図3の左側)である。ここで、エンドキャップ15の厚さ寸法をLとすると、このときの曲率半径Rは、
R=(p/tanθ)+L ...〔2〕
であり、これは、励起光のケラレを発生させないための最適曲率半径である。
Specifically, when the length of the
R = (p / tan θ) + L. . . [2]
This is the optimum radius of curvature for preventing vignetting of the excitation light.
よって、エンドキャップ15の端面において励起光が達する領域での曲率半径Rを、
R≦(p/tanθ)+L ...〔3〕
とすることにより、第1クラッド12を伝搬してミラー16に達する全ての励起光が、第1クラッド12に戻るように反射されることとなり、よって、ミラー16による励起光のケラレは原理的に存在しなくなる。尚、本実施形態のその他の構成は実施形態2の場合と同じであるので説明は省略する。
Therefore, the radius of curvature R in the region where the excitation light reaches the end face of the
R ≦ (p / tan θ) + L. . . [3]
As a result, all of the pumping light that propagates through the
したがって、本実施形態によれば、実施形態2の場合と同じく、空孔型ダブルクラッドファイバ10の端部にエンドキャップ15を形成し、その端面に設けたミラー16により励起光の少なくとも一部を反射するようにして共振器を構成する際に、第1クラッド12からエンドキャップ15を伝搬して端面に達した全ての励起光が第1クラッド12に向かって反射するので、第1クラッド12の半径方向外方側への励起光のケラレは原理的には完全になくなり、よって、そのような励起光のケラレに起因する発振効率の低下の抑制に、さらに寄与することができる。
Therefore, according to the present embodiment, as in the case of the second embodiment, the
また、本実施例によっても、反射光がエンドキャップ15内で焦点を結ぶことがないので、エネルギーの高密度化に伴うエンドキャップ15の損傷を回避することができる。
Also according to this embodiment, the reflected light is not focused in the
尚、上記の実施形態では、コア11を、希土類元素がドープされてなるものとし、その希土類元素に励起光を吸収させることで誘導放出散光を発生させるようにしているが、コアを希土類元素がドープされていないものとし、励起光によりコア内に誘導ラマン散乱などの非線形相互作用を生じさせることで誘導放出光を発生させるようにすることもできる。
In the above-described embodiment, the
また、上記の実施形態では、第1クラッド12の外周断面形状がファイバ軸を中心とする円形である場合について説明しているが、例えば矩形状,多角形状,D字状など、他の形状をなしている場合にも本発明を適用することができる。但し、その場合には、pには、第1クラッド12の外周面の半径に代えて、ファイバ軸中心と第1クラッドの外周面との間の最小寸法を代入することが好ましい。
In the above embodiment, the case where the outer peripheral cross-sectional shape of the
また、上記の実施形態では、エンドキャップ15の端面における励起光到達領域のみにおいて、関係式〔3〕により曲率半径Rを定めるようにしているが、端面の全領域において関係式〔3〕により曲率半径Rを定めるようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the curvature radius R is determined by the relational expression [3] only in the excitation light arrival area at the end face of the
さらに、上記の実施形態では、ファイバレーザ装置の共振器の場合について説明しているが、本発明に係る空孔型ダブルクラッドファイバは、ファイバレーザ装置から出射されたレーザビームを所定の箇所にガイドするレーザガイドなど、種々の光学機器に適用することができる。 Further, in the above embodiment, the case of the resonator of the fiber laser device has been described. However, the hole-type double clad fiber according to the present invention guides the laser beam emitted from the fiber laser device to a predetermined location. It can be applied to various optical devices such as a laser guide.
ここで、実施形態1の実施例について説明する。本実施例では、エンドキャップ長LをL=200μm、ポンプガイド半径pをp=200μm、ポンプガイドにおける励起光の伝搬角θpをθp=28.9°(開口数NAはNA=0.7)、ファイバ半径rをr=1000μmとした。このとき、端面の最適曲率半径R′は、上記の式〔3〕により、
R′=(200〔μm〕/0.552)+200〔μm〕≒562〔μm〕
となる。
Here, an example of the first embodiment will be described. In this embodiment, the end cap length L is L = 200 μm, the pump guide radius p is p = 200 μm, and the propagation angle θp of excitation light in the pump guide is θp = 28.9 ° (the numerical aperture NA is NA = 0.7). The fiber radius r was set to r = 1000 μm. At this time, the optimum curvature radius R ′ of the end face is obtained by the above equation [3].
R ′ = (200 [μm] /0.552) +200 [μm] ≈562 [μm]
It becomes.
図4に、本実施例の端面の断面形状を示す。尚、同図に併せて示す比較例は、フィジカルコンタクト(PC)用に研磨された従来の端面の断面形状であり、その曲率半径Rは、R10mmである。尚、PC研磨時の曲率半径Rは、一般に、R=10〜25mm程度である。 In FIG. 4, the cross-sectional shape of the end surface of a present Example is shown. In addition, the comparative example shown together with the same figure is the cross-sectional shape of the conventional end surface grind | polished for physical contact (PC), The curvature radius R is R10 mm. The radius of curvature R during PC polishing is generally about R = 10 to 25 mm.
10 空孔型ダブルクラッドファイバ
11 コア
12 第1クラッド
13 第2クラッド
13a 空孔
15 エンドキャップ
16 ミラー
10 hole type double clad
Claims (3)
上記コアの外周を覆うように設けられた第1クラッドと、
上記第1クラッドの外周を覆うように設けられ、該第1クラッドの長さ方向に延びるように配置された複数の空孔からなる第2クラッドと、
上記コア、上記第1クラッドおよび上記第2クラッドの端部に該第2クラッドの各空孔の開口端を封止する状態に設けられたエンドキャップとを備えた空孔型ダブルクラッドファイバであって、
上記エンドキャップの端面における少なくともファイバ軸中央部分は、ファイバ軸方向外方に向かって膨出し且つ該エンドキャップを通過した所定の光のビーム径が小さくなる方向に変化する形状の非球面に形成されており、
上記第1クラッドは、励起光を伝搬させるポンプガイドであり、
上記エンドキャップの端面を覆うように設けられ、該エンドキャップを拡散しつ伝搬する上記励起光の少なくとも一部を反射するミラーを更に備え、
上記エンドキャップの端面は、少なくともファイバ軸中心から該エンドキャップを拡散しつつ伝搬して該端面に達した励起光を上記ミラーにより上記第1クラッドに向かって反射する形状に形成されていることを特徴とする空孔型ダブルクラッドファイバ。 A core that propagates predetermined light; and
A first clad provided to cover the outer periphery of the core;
A second clad comprising a plurality of holes provided so as to cover the outer periphery of the first clad and extending in the length direction of the first clad;
A hole-type double-clad fiber provided with an end cap provided in a state in which the open end of each hole of the second cladding is sealed at the ends of the core, the first cladding, and the second cladding. And
At least the center part of the fiber axis on the end face of the end cap is formed as an aspherical surface that bulges outward in the fiber axis direction and changes in a direction in which the beam diameter of the predetermined light that has passed through the end cap decreases. Has been
The first cladding is a pump guide for propagating excitation light,
A mirror that is provided so as to cover the end face of the end cap and reflects at least a part of the excitation light that diffuses and propagates through the end cap;
The end face of the end cap is formed in a shape that reflects the excitation light that has propagated through the end cap from at least the center of the fiber axis and has reached the end face to the first cladding by the mirror. Characteristic hole-type double clad fiber.
上記コアの外周を覆うように設けられた第1クラッドと、
上記第1クラッドの外周を覆うように設けられ、該第1クラッドの長さ方向に延びるように配置された複数の空孔からなる第2クラッドと、
上記コア、上記第1クラッドおよび上記第2クラッドの端部に該第2クラッドの各空孔の開口端を封止する状態に設けられたエンドキャップとを備えた空孔型ダブルクラッドファイバであって、
上記エンドキャップの端面における少なくともファイバ軸中央部分は、ファイバ軸方向外方に向かって膨出し且つ該エンドキャップを通過した所定の光のビーム径が小さくなる方向に変化する形状の非球面に形成されており、
上記第1クラッドは、励起光を伝搬させるポンプガイドであり、
上記エンドキャップの端面を覆うように設けられ、該エンドキャップを拡散しつ伝搬する上記励起光の少なくとも一部を反射するミラーを更に備え、
上記エンドキャップの長さをL,ファイバ軸中心から上記第1クラッドの外周面までの寸法の最小値をp,上記励起光の伝搬角をθpとしたときに、
上記エンドキャップの端面における上記励起光の到達領域の曲率半径Rが、
R≦(p/tanθp)+L
であることを特徴とする空孔型ダブルクラッドファイバ。 A core that propagates predetermined light; and
A first clad provided to cover the outer periphery of the core;
A second clad comprising a plurality of holes provided so as to cover the outer periphery of the first clad and extending in the length direction of the first clad;
A hole-type double-clad fiber provided with an end cap provided in a state in which the open end of each hole of the second cladding is sealed at the ends of the core, the first cladding, and the second cladding. And
At least the center portion of the fiber axis on the end face of the end cap is formed as an aspherical surface having a shape that bulges outward in the fiber axis direction and changes in a direction in which the beam diameter of the predetermined light passing through the end cap decreases. And
The first cladding is a pump guide for propagating the excitation light,
Provided so as to cover the end face of the end cap further comprises a mirror for reflecting at least a part of the excitation light diffusing substance propagates the end cap,
When the length of the end cap is L, the minimum value of the dimension from the center of the fiber axis to the outer peripheral surface of the first cladding is p, and the propagation angle of the excitation light is θp,
The radius of curvature R of the arrival area of the excitation light on the end face of the end cap is:
R ≦ (p / tan θp) + L
A hole-type double-clad fiber characterized by
上記第1クラッドの外周面は、ファイバ軸を中心とする断面円形状をなし、
上記ファイバ軸から上記第1クラッドの外周面までの寸法の最小値は、該第1クラッドの外周面の半径である空孔型ダブルクラッドファイバ。 The hole-type double clad fiber according to claim 2 ,
The outer peripheral surface of the first clad has a circular cross section around the fiber axis,
Minimum value of the dimension from the fiber axis to the outer peripheral surface of the first cladding, vacancy type double clad fiber is the radius of the outer circumferential surface of the first cladding.
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