JP6275379B2 - 光ファイバ構造及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ構造及びその製造方法に関する。

レーザ光伝送用の光ファイバでは、レーザ光の一部がクラッドに入力される場合がある。かかるクラッドモード光は、高エネルギーを有するため、クラッド内を伝搬した後に外部に出射されると、光ファイバを接続する装置や光ファイバ自体に損傷を与える虞がある。

特許文献１には、レーザ光伝送用の光ファイバの外周面に溝を形成することにより、クラッドモード光を光ファイバの外部に放出させて除去することが開示されている。

特許文献２及び３には、レーザ光伝送用の光ファイバの外周面を粗面化することにより、クラッドモード光を散乱させて光ファイバの外部に放出させて除去することが開示されている。

ＷＯ２０１１／０６７９０８ 米国特許第４５７５１８１号明細書 特開２０１０−５４０９８６号公報

ところで、例えば、特許文献１に開示されているように外周面に溝を形成した光ファイバの場合、クラッドモード光の除去は効率的に行えるものの、光ファイバの外部に放出されるレーザ光が指向性を有することがあり、そのため、光ファイバの外部に放出されたレーザ光が光コネクタ内の特定の部分に集中的に照射され、それによって光コネクタが高温に加熱されて損傷したり、或いは、レーザ光が光コネクタ内を反射伝搬して再び光ファイバに入射及び伝搬して被覆層を焼損したりする虞がある。

また、特許文献２及び３に開示されているように外周面を粗面化した光ファイバの場合、エッチング等の化学的加工や研磨等の機械的加工により形成することができる光ファイバの外周面の凹凸は小さく、クラッドモード光を十分に除去するためには、光ファイバの外周面を粗面化する部分の長さをある程度長くする必要がある。また、化学的なエッチングの場合、製造工程において、エッチャントの組成管理等の煩わしい操作が必要となる。

本発明の課題は、光ファイバ構造の最外層を伝搬する光を、指向性を有することなく光ファイバ構造の外部に放出させて効率的に除去することである。

本発明は、コアと、石英で形成された最外層と、を有する光ファイバ構造であって、外周面に、断面形状が弓型に形成された凹溝であって、前記凹溝を構成する面が平面部分を含まないものが形成されており、前記凹溝の開口幅が０．０２〜１ｍｍであり、且つ前記凹溝の深さが０．０１〜０．１ｍｍであると共に、前記凹溝内の全面が前記最外層と同種材料の粒子が付いて形成された算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１〜１０μｍである凹凸面に構成されている。

本発明は、コアと、石英で形成された最外層と、を有する加工前光ファイバ構造の外周面に凹部を形成するステップと、前記加工前光ファイバ構造の外周面に形成した凹部を、前記加工前光ファイバ構造の最外層と同種材料の粒子のヒュームの雰囲気に配置するステップとを含む本発明の光ファイバ構造の製造方法である。

本発明によれば、外周面に凹部が形成されていると共に、凹部内の全面が最外層と同種材料の粒子が融着して形成された凹凸面に構成されているので、これらの凹部及び凹凸面により、光ファイバ構造の最外層を伝搬する光を、指向性を有することなく光ファイバ構造の外部に放出させて効率的に除去することができる。

実施形態１に係る光ファイバ心線の斜視図である。 図１におけるII-II断面図である。 実施形態１に係る光ファイバ心線の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る光ファイバ心線の斜視図である。 図４におけるＶ-Ｖ断面図である。 実施形態２に係る光ファイバ心線の変形例の図５に相当する断面図である。 実施形態３に係る光ファイバ心線の斜視図である。 図７におけるVIII-VIII断面図である。 実施形態４に係る光コンバイナの斜視図である。 図９におけるＸ-Ｘ断面図である。 実施形態５に係る光ファイバ接続構造の縦断面図である。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１及び２は、実施形態１に係る光ファイバ心線１０を示す。実施形態１に係る光ファイバ心線１０は、レーザ加工機等において用いられるレーザ光伝送用の光ファイバケーブルに組み込まれるものである。

実施形態１に係る光ファイバ心線１０は、光ファイバ１１とそれを被覆する被覆層１２とを有する。光ファイバ心線１０の外径は例えば０．２５〜３ｍｍである。

光ファイバ１１は、相対的に高屈折率なコア１１ａとそれを被覆する相対的に低屈折率な最外層のクラッド１１ｂとの二層構造に構成されている。光ファイバ１１は、コア１１ａが、ドーパントがドープされていない純粋な石英で形成され、且つクラッド１１ｂが、屈折率を低くするドーパント（例えばＦ等）がドープされた石英で形成された構成であってもよい。また、光ファイバ１１は、コア１１ａが、屈折率を高めるドーパント（例えばＧｅ等）がドープされた石英で形成され、且つクラッド１１ｂが、ドーパントがドープされていない純粋な石英又は屈折率を低くするドーパント（例えばＦ等）がドープされた石英で形成された構成であってもよい。光ファイバ１１の外径は例えば１２５〜２４００μｍである。コア１１ａの直径は例えば６〜２０００μｍである。

被覆層１２は樹脂で形成されている。被覆層１２は、内側のバッファ層（例えばシリコーン樹脂）とそれを被覆する外側のジャケット層（例えばナイロン樹脂）との二層構造等の多層で構成されていても、また、単一樹脂層で構成されていても、どちらでもよい。被覆層１２の厚さは例えば５０〜５００μｍである。

実施形態１に係る光ファイバ心線１０では、光コネクタが取り付けられる出射側の一端部１３において、被覆層１２が所定長だけ剥離されて光ファイバ１１が突出するように露出している。

光ファイバ１１の露出した一端部１３の光ファイバ構造には、外周面に、長さ方向に延びるように形成され且つ螺旋状に設けられた凹溝１４（凹部）が形成されている。凹溝１４の断面形状は弓型に形成されている。凹溝１４の断面形状はこのように断面輪郭が直線部分を含まず、従って、凹溝１４を構成する面が平面部分を含まないことが好ましい。光ファイバ１１の一端部１３の凹溝１４が形成されている部分の長さは、好ましくは１０〜１００ｍｍ、より好ましくは１５〜８０ｍｍである。凹溝１４の開口幅は、好ましくは０．０２〜１ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．６ｍｍである。凹溝１４の深さは、好ましくは０．０１〜０．１ｍｍ、より好ましくは１０〜６０μｍである。凹溝１４の螺旋のピッチは、好ましくは０．０５〜５ｍｍ、より好ましくは０．１〜３ｍｍである。凹溝１４の螺旋のピッチは、長さ方向で一定であっても、また、不均一であっても、どちらでもよい。なお、凹溝１４は、複数本が多重に設けられていてもよい。

また、光ファイバ１１の露出した一端部１３における凹溝１４内の全面及び外周面の一部又は全部が、最外層のクラッド１１ｂと同種材料の粒子が融着して形成された凹凸面に構成されている。ここで、最外層のクラッド１１ｂと同種材料は、最外層のクラッド１１ｂと同一材料の他、クラッド１１ｂが、ドーパントがドープされていない純粋な石英で形成されている場合には、ドーパントがドープされた石英であってもよく、また、クラッド１１ｂが、ドーパントがドープされた石英で形成されている場合には、ドーパントがドープされていない純粋な石英であってもよい。つまり、最外層のクラッド１１ｂと同種材料とは、石英で形成されていることを意味する。凹凸面の算術平均粗さ （Ｒａ）は、好ましくは０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．５〜１０μｍであり、また、伝送するレーザ光の波長の０．１〜１０倍であることが好ましく、０．５〜１倍であることがより好ましい。凹凸面の平面視における凸部の外径は、好ましくは０．１〜１０μｍである。なお、この凹凸面は粒子の融着によって形成されたものであるので、光ファイバ１１の露出した一端部１３の外径はその他の部分の外径よりも僅かに大きい。

実施形態１に係る光ファイバ心線１０では、入射側の他端から例えば１００〜１０００Ｗのハイパワーのレーザ光を入射すると、コア１１ａに入射されたレーザ光は、コア１１ａとクラッド１１ｂとの界面で反射を繰り返しながらコア１１ａを伝搬して出射側の他端から出射される。また、レーザ光の一部はクラッド１１ｂに入射され、そのクラッド１１ｂに入射されたレーザ光は、いわゆるクラッドモード光として、クラッド１１ｂと外部との界面で反射を繰り返しながらクラッド１１ｂを伝搬する。そして、このクラッドモード光は、出射側の一端部１３において、外周面に形成された凹溝１４を構成する非平面によって反射することなく散乱して光ファイバ１１の外部に放出される。また、光ファイバ１１の外部に放出されるレーザ光は、凹溝１４内の全面が凹凸面に構成されているので、直線的に反射や屈折を起こさず、分散するように広がることとなる。従って、外部に放出されたレーザ光が指向性を有して光コネクタ内の特定の部分に集中的に照射され、それによって光コネクタが高温に加熱されて損傷したり、また、レーザ光が光コネクタ内を反射伝搬して再び光ファイバ１１に入射及び伝搬して被覆層１２を焼損したりするといった不具合の発生を抑制することができる。さらに、出射側の一端部１３における凹溝１４が形成されていない部分では、凹溝１４が形成されている部分程のクラッドモード光の除去効果は得られないものの、外周面が凹凸面に構成されているので、クラッドモード光の一部は、その凹凸面において、クラッド１１ｂと外部との界面で反射することなく散乱して光ファイバ１１の外部に放出される。

以上のことから、実施形態１に係る光ファイバ心線１０によれば、光ファイバ１１の露出した一端部１３の外周面に凹溝１４が形成されていると共に、一端部１３における凹溝１４内の全面及び外周面が、最外層のクラッド１１ｂと同種材料の粒子が融着して形成された凹凸面に構成されているので、光ファイバ１１の一端部１３において外周面に凹溝１４を形成すると共に凹溝１４内の全面及び外周面を凹凸面に構成した部分の長さが短くても、これらの凹溝１４及び凹凸面により、光ファイバ１１のクラッド１１ｂを伝搬するクラッドモード光を、指向性を有することなく光ファイバ１１の外部に放出させて効率的に除去することができる。

次に、実施形態１に係る光ファイバ心線１０の製造方法の一例について説明する。

実施形態１に係る光ファイバ心線１０の製造方法では、まず、公知の方法により加工前光ファイバ心線１０’を作製し、その一端部１３について被覆層１２を所定長だけ剥離する。

続いて、図３に示すように、光ファイバ１１の露出した一端部１３が上側になるように、加工前光ファイバ心線１０’をレーザ照射器７０の側方に設けられた図示しない回転テーブルに設置する。

そして、回転テーブルを回転させることにより光ファイバ１１の一端部１３を軸回転させると共に、回転する光ファイバ１１の一端部１３に対して、レーザ照射器７０からのレーザ光の照射を、照射位置を連続的に長さ方向に移動させながら行う。

このとき、光ファイバ１１の露出した一端部１３には、レーザ加工により長さ方向に螺旋状に延びる凹溝１４が形成される。また、レーザ加工により発生するヒュームＨの排出を行わなければ、レーザ加工部分は、クラッド１１ｂと同一材料の粒子のヒュームＨの雰囲気に配置されることとなり、その結果、光ファイバ１１の一端部１３における凹溝１４内の全面及び外周面に、クラッド１１ｂと同一材料の粒子が融着して形成された凹凸面が構成される。ヒュームＨによる粒子を融着させて凹凸面を効率的に構成する観点からは、凹溝１４を浅底に形成することが好ましく、具体的には、凹溝１４の開口幅を凹溝１４の深さの３倍以上に形成することが好ましい。また、融着した粒子の再溶融を回避する観点からは、光ファイバ１１の一端部１３のレーザ加工は、基端側から先端側に向かって行うことが好ましい。

以上の実施形態１に係る光ファイバ心線１０の製造方法によれば、光ファイバ１１の一端部１３への凹溝１４の形成加工と、光ファイバ１１の一端部１３における凹溝１４内の全面及び外周面を凹凸面に構成する加工とを同時に行うことができる。また、エッチング等の化学的加工や研磨等の機械的加工とは異なり、レーザ加工により凹溝１４を形成するので、加工後の洗浄が不要であり、薬品等の廃棄物が生じることなく工程を簡略化することができる。

（実施形態２）
図４及び５は、実施形態２に係る光ファイバ心線１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は実施形態１と同一符号で示す。

実施形態２に係る光ファイバ心線１０では、光ファイバ１１は、高屈折率のコア１１ａとそれを被覆するコア１１ａよりも低屈折率のクラッド１１ｂとそれを被覆するクラッド１１ｂよりも高屈折率の最外層のサポート層１１ｃとの三層構造に構成されている。光ファイバ１１は、例えば、コア１１ａが、屈折率を高めるドーパント（例えばＧｅ等）がドープされた石英で形成され、クラッド１１ｂが、屈折率を低くするドーパント（例えばＦ等）がドープされた石英で形成され、且つサポート層１１ｃが、ドーパントがドープされていない純粋な石英で形成された構成であってもよい。光ファイバ１１の外径は例えば１２５〜２４００μｍである。コア１１ａの直径は例えば６〜２０００μｍである。クラッド１１ｂの厚さは例えば５０〜５００μｍである。サポート層１１ｃの厚さは例えば８０〜５００μｍである。

光ファイバ１１の露出した一端部１３の光ファイバ構造には、外周面に、長さ方向に螺旋状に延び且つ溝底がクラッド１１ｂにまで達しない凹溝１４（凹部）が形成されている。また、光ファイバ１１の露出した一端部１３における凹溝１４内の全面及び外周面が、最外層のサポート層１１ｃと同種材料の粒子が融着して形成された凹凸面に構成されている。

実施形態２に係る光ファイバ心線１０では、入射側の他端から例えば１００〜１０００Ｗのハイパワーのレーザ光を入射すると、コア１１ａに入射されたレーザ光は、コア１１ａとクラッド１１ｂとの界面で反射を繰り返しながらコア１１ａを伝搬して出射側の他端から出射される。また、レーザ光の一部はサポート層１１ｃに入射され、そのサポート層１１ｃに入射されたレーザ光は、サポート層１１ｃと外部との界面で反射を繰り返しながらサポート層１１ｃを伝搬する。そして、このレーザ光は、出射側の一端部１３において、外周面に形成された凹溝１４を構成する非平面によって反射することなく散乱して光ファイバ１１の外部に放出される。また、光ファイバ１１の外部に放出されるレーザ光は、凹溝１４内の全面が凹凸面に構成されているので、直線的に反射や屈折を起こさず、分散するように広がることとなる。従って、外部に放出されたレーザ光が指向性を有して光コネクタ内の特定の部分に集中的に照射され、それによって光コネクタが高温に加熱されて損傷したり、また、レーザ光が光コネクタ内を反射伝搬して再び光ファイバ１１に入射及び伝搬して被覆層１２を焼損したりするといった不具合の発生を抑制することができる。さらに、出射側の一端部１３における凹溝１４が形成されていない部分では、凹溝１４が形成されている部分程のサポート層１１ｃを伝搬するレーザ光の除去効果は得られないものの、外周面が凹凸面に構成されているので、サポート層１１ｃを伝搬するレーザ光の一部は、その凹凸面において、サポート層１１ｃと外部との界面で反射することなく散乱して光ファイバ１１の外部に放出される。

以上のことから、実施形態２に係る光ファイバ心線１０によれば、光ファイバ１１の露出した一端部１３の外周面に凹溝１４が形成されていると共に、一端部１３における凹溝１４内の全面及び外周面が、最外層のサポート層１１ｃと同一材料の粒子が融着して形成された凹凸面に構成されているので、光ファイバ１１の一端部１３において外周面に凹溝１４を形成すると共に凹溝１４内の全面及び外周面を凹凸面に構成した部分の長さが短くても、これらの凹溝１４及び凹凸面により、光ファイバ１１のサポート層１１ｃを伝搬するレーザ光を、指向性を有することなく光ファイバ１１の外部に放出させて効率的に除去することができる。

また、レーザ加工時間を長くし、図６に示すように、溝底がクラッド１１ｂにまで達するように凹溝１４を形成してもよい。この場合、クラッド１１ｂを伝搬するクラッドモード光の除去をも行うことができる。

その他の用途、構成、作用効果、及び製造方法は実施形態１と同一である。

（実施形態３）
図７及び８は、実施形態３に係る光ファイバ心線１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は実施形態１と同一符号で示す。

実施形態３に係る光ファイバ心線１０では、光ファイバ１１の露出した一端部１３の光ファイバ構造において、外周面に、周方向に延びるように形成された環状の凹溝１４（凹部）が長さ方向に間隔をおいて複数設けられている。凹溝１４の数は例えば１０~１０００本である。凹溝１４の間隔は例えば０．０５〜５ｍｍである。これら凹溝１４は、長さ方向の所定位置にレーザ光を所定時間照射した後、レーザ光の照射を停止して照射位置を長さ方向に移動させ、その位置にレーザ光を所定時間照射する操作を繰り返すことにより形成することができる。なお、凹溝１４を形成することによる機械的強度（特に曲げ強度）の低下を小さく抑える観点からは、実施形態１及び２のように凹溝１４が長さ方向に延びるように形成され且つ螺旋状に設けられていることが好ましい。

その他の用途、構成、作用効果、及び製造方法は実施形態１と同一である。

（実施形態４）
図９及び１０は、実施形態４に係る光コンバイナ２０を示す。実施形態４に係る光コンバイナ２０は、複数のレーザ光源からの励起光を光ファイバレーザに入射する場合等に用いられる光デバイスである。

実施形態４に係る光コンバイナ２０は、複数の光ファイバ心線３０により構成されている。光ファイバ心線３０の数は例えば２〜１００である。

各光ファイバ心線３０は、光ファイバ３１とそれを被覆する被覆層３２とを有する。光ファイバ心線３０の外径は例えば０．０５〜３ｍｍである。

光ファイバ３１は、相対的に高屈折率なコア３１ａとそれを被覆する相対的に低屈折率な最外層のクラッド３１ｂとの二層構造に構成されている。光ファイバ３１は、コア３１ａが、ドーパントがドープされていない純粋な石英で形成され、且つクラッド３１ｂが、屈折率を低くするドーパント（例えばＦ等）がドープされた石英で形成された構成であってもよい。また、光ファイバ３１は、コア３１ａが、屈折率を高めるドーパント（例えばＧｅ等）がドープされた石英で形成され、且つクラッド３１ｂが、ドーパントがドープされていない純粋な石英又は屈折率を低くするドーパント（例えばＦ等）がドープされた石英で形成された構成であってもよい。光ファイバ３１の外径は例えば１２５〜２４００μｍである。コア３１ａの直径は例えば６〜２０００μｍである。

被覆層３２は樹脂で形成されている。被覆層３２は、内側のバッファ層（例えばシリコーン樹脂）とそれを被覆する外側のジャケット層（例えばナイロン樹脂）との二層構造等の多層で構成されていても、また、単一樹脂層で構成されていても、どちらでもよい。被覆層３２の厚さは例えば５０〜５００μｍである。

実施形態４に係る光コンバイナ２０は、複数の光ファイバ心線３０の一端部２３において被覆層３２が剥離されて露出した光ファイバ３１が束ねられて相互に融着して円柱状に形成され、他端側において複数の光ファイバ心線３０が分岐した構造を有する。

円柱状の一端部２３の光ファイバ構造は、複数のコア２３ａとそれを被覆するクラッド融着部２３ｂとにより構成されている。従って、一端部２３の最外層は、光ファイバ３１のクラッド３１ｂと同種材料で形成されている。一端部２３の長さは例えば１〜５０ｍｍである。

一端部２３の外周面には、長さ方向に螺旋状に延びるように形成された凹溝２４が螺旋状に設けられている。また、一端部２３における凹溝２４内の全面及び外周面が、最外層と同一材料、従って、光ファイバ３１のクラッド３１ｂと同種材料の粒子が融着して形成された凹凸面に構成されている。

実施形態４に係る光コンバイナ２０では、各光ファイバ心線３０から例えば１００〜１０００Ｗのハイパワーのレーザ光を入射すると、コア３１ａに入射されたレーザ光は、コア３１ａとクラッドとの界面で反射を繰り返しながらコア３１ａを伝搬して出射側の他端から出射される。また、レーザ光の一部はクラッド３１ｂに入射され、そのクラッド３１ｂに入射されたレーザ光は、いわゆるクラッドモード光として、クラッド３１ｂと外部との界面で反射を繰り返しながらクラッド３１ｂを伝搬する。そして、このクラッドモード光は、出射側の円柱状の一端部２３において、外周面に形成された凹溝２４を構成する非平面によって反射することなく散乱して光コンバイナ２０の外部に放出される。また、光コンバイナ２０の外部に放出されるレーザ光は、凹溝２４内の全面が凹凸面に構成されているので、直線的に反射や屈折を起こさず、分散するように広がることとなる。さらに、出射側の一端部２３における凹溝２４が形成されていない部分では、凹溝２４が形成されている部分程のクラッドモード光の除去効果は得られないものの、外周面が凹凸面に構成されているので、クラッドモード光の一部は、その凹凸面において、クラッド３１ｂと外部との界面で反射することなく散乱して光コンバイナ２０の外部に放出される。

以上のことから、実施形態４に係る光コンバイナ２０によれば、一端部２３の外周面に凹溝２４が形成されていると共に、一端部２３における凹溝２４内の全面及び外周面が、最外層と同種材料の粒子が融着して形成された凹凸面に構成されているので、一端部２３において外周面に凹溝２４を形成すると共に凹溝２４内の全面及び外周面を凹凸面に構成した部分の長さが短くても、これらの凹溝２４及び凹凸面により、各光ファイバ３１のクラッド３１ｂを伝搬するクラッドモード光を、指向性を有することなく光コンバイナ２０の外部に放出させて効率的に除去することができる。

実施形態４に係る光コンバイナ２０は、複数の光ファイバ心線３０の一端部２３の被覆層３２を所定長だけ剥離した後、露出した一端部２３の光ファイバ３１を束ねて相互に融着させた加工前光コンバイナを準備し、その一端部２３の外周面に実施形態１と同様の方法により凹溝２４を形成することにより製造することができる。

（実施形態５）
図１１は、実施形態５に係る光ファイバ接続構造４０を示す。実施形態５に係る光ファイバ接続構造４０は、シングルクラッド光ファイバ心線５０とダブルクラッド光ファイバ心線６０との接続部に構成されるものである。

シングルクラッド光ファイバ心線５０は、シングルクラッド光ファイバ５１とそれを被覆する被覆層５２とを有する。シングルクラッド光ファイバ心線５０の外径は例えば２５０〜２０００μｍである。

シングルクラッド光ファイバ５１は、相対的に高屈折率なコア５１ａとそれを被覆する相対的に低屈折率な最外層のクラッド５１ｂとの二層構造に構成されている。シングルクラッド光ファイバ５１は、例えば、コア５１ａが、屈折率を高めるドーパント（例えばＧｅ等）がドープされた石英で形成され、且つクラッド５１ｂが、ドーパントがドープされていない純粋な石英で形成された構成を有する。シングルクラッド光ファイバ５１の外径は例えば１２５〜１０００μｍである。コア５１ａの直径は例えば６〜８００μｍである。

被覆層５２は樹脂で形成されている。被覆層５２は、多層で構成されていても、また、単一樹脂層で構成されていても、どちらでもよい。被覆層５２の厚さは例えば５０〜５００μｍである。

ダブルクラッド光ファイバ心線６０は、ダブルクラッド光ファイバ６１とそれを被覆する被覆層６２とを有する。ダブルクラッド光ファイバ心線６０の外径は例えば２５０〜２０００μｍである。

ダブルクラッド光ファイバ６１は、コア６１ａとそれを被覆する第１クラッド６１ｂとそれをさらに被覆する最外層の第２クラッド６１ｃとの三層構造に構成されており、それらの屈折率は、コア６１ａ、第１クラッド６１ｂ、及び第２クラッド６１ｃの順に低くなっている。ダブルクラッド光ファイバ６１は、例えば、コア６１ａが、屈折率を高めるドーパント（例えばＧｅ等）や光を増幅するドーパント（例えばＹｂやＥｒ等の希土類元素）がドープされた石英で形成され、第１クラッド６１ｂが、ドーパントがドープされていない純粋な石英で形成され、且つ第２クラッド６１ｃが、屈折率を低くするドーパント（例えばＦ等）がドープされた石英で形成された構成を有する。ダブルクラッド光ファイバ６１の外径は例えば２５０〜２０００μｍである。コア６１ａの直径は例えば６〜８００μｍである。第１クラッド６１ｂの厚さは例えば５０〜５００μｍである。

被覆層６２は樹脂で形成されている。被覆層６２は、多層で構成されていても、また、単一樹脂層で構成されていても、どちらでもよい。被覆層６２の厚さは例えば５０〜５００μｍである。

実施形態５に係る光ファイバ接続構造４０では、シングルクラッド光ファイバ心線５０の一端部５３において被覆層５２が剥離されて突出するように露出したシングルクラッド光ファイバ５１の端面と、ダブルクラッド光ファイバ心線６０の一端部６３において被覆層６２が剥離されて突出するように露出したダブルクラッド光ファイバ６１の端面とが突き合わされ、両者のコア５１ａ，６１ａ同士が対応すると共に前者のクラッド５１ｂと後者の第１及び第２クラッド６１ｂ，６１ｃとが対応するように融着等により接続されている。そして、シングルクラッド光ファイバ５１の露出した一端部５３の光ファイバ構造には、外周面に、長さ方向に螺旋状に延びる凹溝５４（凹部）が形成されている。また、シングルクラッド光ファイバ５１の露出した一端部５３における凹溝５４内の全面及び外周面が、最外層のクラッド５１ｂと同種材料の粒子が融着して形成された凹凸面に構成されている。

実施形態５に係る光ファイバ接続構造４０では、ダブルクラッド光ファイバ６１のコア６１ａを伝搬してきた光がシングルクラッド光ファイバ５１のコア５１ａに入射される。このとき、コア５１ａ，６１ａ間の接続ずれがあると、ダブルクラッド光ファイバ６１のコア６１ａを伝搬してきた光の一部がシングルクラッド光ファイバ５１のクラッド５１ｂに入射される。また、ダブルクラッド光ファイバ６１の第１クラッド６１ｂには、いわゆるポンプ光（レーザ光）が入射され、それら伝搬してシングルクラッド光ファイバ５１のクラッド５１ｂに入射される。これらのクラッドモード光は、シングルクラッド光ファイバ５１の一端部５３において、外周面に形成された凹溝５４を構成する非平面によって反射することなく散乱してシングルクラッド光ファイバ５１の外部に放出される。また、シングルクラッド光ファイバ５１の外部に放出される光は、凹溝５４内の全面が凹凸面に構成されているので、直線的に反射や屈折を起こさず、分散するように広がることとなる。従って、シングルクラッド光ファイバ５１の最外層のクラッド５１ｂを伝搬する光を、指向性を有することなく外部に放出させて効率的に除去することができる。また、一端部５３における凹溝５４が形成されていない部分では、凹溝５４が形成されている部分程のクラッドモード光の除去効果は得られないものの、外周面が凹凸面に構成されているので、クラッドモード光の一部は、その凹凸面において、クラッド５１ｂと外部との界面で反射することなく散乱してシングルクラッド光ファイバ５１の外部に放出される。

従来の光ファイバ接続構造では、接続部を屈折率の近い樹脂で封止することにより、接続部で発生する漏れ光を樹脂側に導いて除去することが行われていたが、漏れ光が多い場合や樹脂の硬化が不十分な場合には、漏れ光により樹脂が焼損するといった不具合があった。しかしながら、実施形態５に係る光ファイバ接続構造４０によれば、仮に漏れ光が多い場合であっても、その漏れ光を、指向性を有することなく外部に放出させて効率的に除去することができる。

実施形態５に係る光ファイバ接続構造４０は、シングルクラッド光ファイバ心線５０の一端部５３の被覆層５２を所定長だけ剥離した後、露出した一端部５３のシングルクラッド光ファイバ５１の外周面に実施形態１と同様の方法により凹溝５４を形成し、そして、それをダブルクラッド光ファイバ心線６０の一端部６３の被覆層６２を所定長だけ剥離して露出したダブルクラッド光ファイバ６１と接続することにより製造することができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態１〜５では、光ファイバ１１の一端部１３、光コンバイナ２０の一端部２３、或いは光ファイバ接続構造４０のシングルクラッド光ファイバ５１の一端部５３の外周面を凹凸面とした構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、それらの一端部１３，２３，５３の外周面を平滑面とした構成であってもよい。かかる構成は、レーザ加工により凹溝１４，２４，５４を形成した後、凹溝１４，２４，５４以外の外周面のみを研磨等することにより得ることができる。

上記実施形態１〜５では、光ファイバ１１の一端部１３、光コンバイナ２０の一端部２３、或いは光ファイバ接続構造４０のシングルクラッド光ファイバ５１の一端部５３の外周面にレーザ加工により凹溝１４，２４，５４を形成するときに発生するヒュームＨを用いて凹溝１４，２４，５４の全面を凹凸面とする構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、それらの一端部１３，２３，５３の外周面に凹溝１４，２４，５４を形成した後、それらの一端部１３，２３，５３を、別の手段で発生させたヒュームの雰囲気に配置してもよい。

上記実施形態１、２、４、及び５では、凹溝１４，２４，５４が長さ方向に延びるように形成され且つ螺旋状に設けられた構成とし、また、上記実施形態３では、凹溝１４が周方向に延びるように形成された構成としたが、特にこれらに限定されるものではなく、例えば凹溝が長さ方向に延びるように形成され且つその長さ方向に沿って直線状に設けられた構成であってもよい。

上記実施形態１〜５では、凹溝１４，２４の断面形状が弓型に形成された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、Ｕ字型等に形成された構成であってもよい。

上記実施形態１〜５では、光ファイバ１１の一端部１３、光コンバイナ２０の一端部２３、或いは光ファイバ接続構造４０のシングルクラッド光ファイバ５１の一端部５３の外周面に凹溝１４，２４，５４が形成された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、例えばそれらの一端部１３，２３，５３の外周面にクレーター状の凹部が形成された構成であってもよい。

上記実施形態１〜３では、光ファイバ１１の出射側の一端部１３に凹溝１４及び凹凸面による光放出構造を構成したものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、光ファイバ１１の他端部に構成されていてもよく、また、中間部に構成されていてもよく、さらに、光ファイバ１１の全体に構成されていてもよい。

上記実施形態５では、シングルクラッド光ファイバ５１の一端部５３の外周面に凹溝５４を形成した構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、ダブルクラッド光ファイバ６１の一端部６３の外周面に形成されていてもよく、また、シングルクラッド光ファイバ５１及びダブルクラッド光ファイバ６１の両方の一端部５３，６３の外周面に形成されていてもよい。但し、コア５１ａ，６１ａ間の接続ずれによってダブルクラッド光ファイバ６１のコア６１ａからシングルクラッド光ファイバ５１のクラッド５１ｂに入射されるクラッドモード光を除去する観点からは、少なくともシングルクラッド光ファイバ５１の一端部５３の外周面に凹溝５４を形成した構成であることが好ましい。

上記実施形態５では、シングルクラッド光ファイバ心線５０とダブルクラッド光ファイバ心線６０との接続部に構成される光ファイバ接続構造４０としたが、特にこれに限定されるものではなく、シングルクラッド光ファイバ心線５０同士、或いは、ダブルクラッド光ファイバ心線６０同士の同種の光ファイバ心線同士の接続部に構成されたものであってもよい。

上記実施形態１〜５では、光ファイバ心線１０、光コンバイナ２０、或いは光ファイバ接続構造４０に含まれる光ファイバ構造としたが、特にこれに限定されるものではなく、コアと石英で形成された最外層とを有するものであれば、光ファイババンドルやライトガイド等に含まれる光ファイバ構造であってもよい。

本発明は、光ファイバ構造及びその製造方法について有用である。

１０，３０ 光ファイバ心線
１０’ 加工前光ファイバ心線
１１，３１ 光ファイバ
１１ａ，２３ａ，３１ａ，５１ａ，６１ａ コア
１１ｂ，３１ｂ，５１ｂ クラッド
１１ｃ サポート層
１２，３２，５２，６２ 被覆層
１３，２３，５３，６３ 一端部（光ファイバ構造）
１４，２４，４４ 凹溝
２０ 光コンバイナ
２３ｂ クラッド融着部
５０ シングルクラッド光ファイバ心線
５１ シングルクラッド光ファイバ
６０ ダブルクラッド光ファイバ心線
６１ ダブルクラッド光ファイバ
６１ｂ 第１クラッド
６１ｃ 第２クラッド
７０ レーザ照射器
Ｈ ヒューム

Claims (6)

1. コアと、石英で形成された最外層と、を有する光ファイバ構造であって、外周面に、断面形状が弓型に形成された凹溝であって、前記凹溝を構成する面が平面部分を含まないものが形成されており、前記凹溝の開口幅が０．０２〜１ｍｍであり、且つ前記凹溝の深さが０．０１〜０．１ｍｍであると共に、前記凹溝内の全面が前記最外層と同種材料の粒子が付いて形成された算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１〜１０μｍである凹凸面に構成されている光ファイバ構造。
2. 請求項１に記載された光ファイバ構造において、
   前記外周面も前記最外層と同種材料の粒子が付いて形成された凹凸面に構成されている光ファイバ構造。
3. 請求項１又は２に記載された光ファイバ構造において、
   前記凹溝が長さ方向に延びるように形成され且つ螺旋状に設けられている光ファイバ構造。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された光ファイバ構造において、
   前記凹溝の開口幅が前記凹溝の深さの３倍以上である光ファイバ構造。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された光ファイバ構造の製造方法において、
   コアと、石英で形成された最外層と、を有する加工前光ファイバ構造の外周面に凹溝を形成するステップと、
   前記加工前光ファイバ構造の外周面に形成した凹溝を、前記加工前光ファイバ構造の最外層と同種材料の粒子のヒュームの雰囲気に配置するステップと、
   を含む光ファイバ構造の製造方法。
6. 請求項５に記載された光ファイバ構造の製造方法において、
   前記加工前光ファイバ構造の外周面にレーザ加工により凹溝を形成すると共に、前記加工前光ファイバ構造のレーザ加工部分を、前記レーザ加工により発生する前記加工前光ファイバ構造の最外層と同一材料の粒子のヒュームの雰囲気に配置する光ファイバ構造の製造方法。

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