JP7213499B2 - optical coupler - Google Patents

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Description

本開示は、光結合器に関する。 The present disclosure relates to optical couplers.

ファイバレーザの高出力化のために、複数の励起光源からの励起光を結合させるための光結合器が提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。高出力ファイバレーザでは、複数の励起光源からの励起光をレーザ媒体である光ファイバに入力し、レーザ発振させる。このとき、非特許文献1では、励起光源に接続された複数のファイバを束ねて溶着し、図1に示すように、テーパ状に延伸したテーパ部111に一体化した後、別の1本の光ファイバ112に接続し、励起出力光としていた。 An optical coupler for coupling pumping light from a plurality of pumping light sources has been proposed to increase the output power of fiber lasers (see, for example, Non-Patent Document 1). In a high-power fiber laser, pumping light from a plurality of pumping light sources is input into an optical fiber as a laser medium to cause laser oscillation. At this time, in Non-Patent Document 1, a plurality of fibers connected to an excitation light source are bundled and welded, and as shown in FIG. It was connected to an optical fiber 112 and used as an excitation output light.

途中にテーパ部111が形成されると、出力側の光は必ずその出射角度が入射角度よりも大きくなり、実効的にNA(Numerical Aperture)が大きくなる。このため出力側の光ファイバ112には入力側の光ファイバよりも大きなNAを持つ高NA光ファイバを用いなければならない。 If the tapered portion 111 is formed in the middle, the output angle of light on the output side will always be larger than the incident angle, effectively increasing the NA (Numerical Aperture). For this reason, a high-NA optical fiber having a larger NA than that of the input-side optical fiber must be used for the output-side optical fiber 112 .

またテーパ部111におけるテーパの傾斜はテーパ部111に接続する光ファイバの本数が多いほど大きくなる。一方でテーパ部111を長くすることは装置の小型化の要求に反する。このため、ファイバレーザの高出力化に伴い、テーパ部111の傾斜が大きくなり、出力側のNAがさらに大きくなる問題がある。 Further, the taper inclination of the tapered portion 111 increases as the number of optical fibers connected to the tapered portion 111 increases. On the other hand, increasing the length of the tapered portion 111 goes against the demand for miniaturization of the device. Therefore, as the output power of the fiber laser increases, the inclination of the tapered portion 111 increases, and there is a problem that the NA on the output side further increases.

しかし、石英中に含有させるGeなどの添加量には限界があり、高NA光ファイバの高NA化には限界がある。このため、接続する励起光源の数が限られ、励起出力を大きくできない問題があった。この問題は、ファイバレーザの高出力化のために限らず、1対多又は多対多の光分岐結合においても生じている。 However, there is a limit to the amount of Ge or the like that can be added to quartz, and there is a limit to increasing the NA of a high-NA optical fiber. Therefore, there is a problem that the number of pumping light sources to be connected is limited and the pumping output cannot be increased. This problem arises not only in high output fiber lasers but also in one-to-many or many-to-many optical branching and coupling.

大槻朋子「ファイバレーザ特性限界を広げる特殊ファイバ技術」、高温学会誌、第35巻、第4号、pp.157~161(2009)Tomoko Otsuki, "Special fiber technology that expands the limit of fiber laser characteristics", Journal of High Temperature Society, Vol. 35, No. 4, pp. 157-161 (2009)

本開示は、特段に高いNAを有する光ファイバを用いることなく、1対多又は多対多の光分岐結合が可能な光結合器を実現することを目的とする。特に、本開示は、特段に高いNAを有する光ファイバを用いることなく、励起出力光に用いる励起光源の数の増加が可能になる光結合器を実現することを目的とする。 An object of the present disclosure is to realize an optical coupler capable of one-to-many or many-to-many optical branching and coupling without using an optical fiber having a particularly high NA. In particular, the present disclosure aims to realize an optical coupler that enables an increase in the number of pump light sources used for pump output light without using an optical fiber having a particularly high NA.

本開示の光結合器は、
複数の光ファイバから出射された複数の光が屈折率分布型レンズの一端から入射され、前記屈折率分布型レンズの他端に接続された1本の光ファイバに前記複数の光を出射する集光部と、
前記集光部と前記複数の光ファイバの間に配置され、屈折率分布型レンズを用いて前記複数の光ファイバからの光を平行光に変換し、前記集光部に備わる屈折率分布型レンズの前記一端に入射する複数の平行光生成部と、
を備える。
The optical coupler of the present disclosure is
A plurality of lights emitted from a plurality of optical fibers are incident from one end of a gradient index lens, and the plurality of lights are emitted to one optical fiber connected to the other end of the gradient index lens. an optical part;
a gradient index lens disposed between the light collecting unit and the plurality of optical fibers, converting the light from the plurality of optical fibers into parallel light using a gradient index lens, and provided in the light collecting unit; a plurality of parallel light generators incident on the one end of the
Prepare.

本開示は、特段に高いNAを有する光ファイバを用いることなく、1対多又は多対多の光分岐結合が可能な光結合器を実現することができる。特に、本開示は、特段に高いNAを有する光ファイバを用いることなく、励起出力光に用いる励起光源の数の増加が可能になるため、ファイバレーザを高出力化することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can realize an optical coupler capable of one-to-many or many-to-many optical branching and coupling without using an optical fiber having a particularly high NA. In particular, the present disclosure makes it possible to increase the number of pumping light sources used for pumping output light without using an optical fiber having a particularly high NA, so that it is possible to increase the output of a fiber laser.

関連技術を用いた場合の光路の一例。An example of an optical path when using related technology. 第1の実施形態に係る光結合器の一例を示す。1 shows an example of an optical coupler according to a first embodiment; 本開示における集光部のパラメータの一例を示す。4 shows an example of the parameters of the condensing section in the present disclosure; テーパ部からの出射角の一例を示す。An example of the output angle from the tapered portion is shown. 第1の実施形態における集光部での伝搬光の光路の一例を示す。1 shows an example of an optical path of propagating light in a condensing section in the first embodiment. 集光部の出射端面での各伝搬光の分布の第1例を示す。A first example of the distribution of each propagating light on the exit end face of the condensing section is shown. 集光部の出射端面での各伝搬光の分布の第2例を示す。A second example of the distribution of each propagating light on the exit end face of the condensing section is shown. 集光部の出射端面での各伝搬光の分布の第3例を示す。3 shows a third example of the distribution of each propagating light on the exit end face of the condensing part. 平行光生成部の配置の第1例を示す。A first example of the arrangement of parallel light generators is shown. 平行光生成部の配置の第2例を示す。A second example of the arrangement of parallel light generators is shown. 第2の実施形態に係る光結合器の一例を示す。1 shows an example of an optical coupler according to a second embodiment. キャピラリ内への平行光生成部の配置例を示す。An example of arrangement of a parallel light generator in a capillary is shown. 第2の実施形態に係る光結合器の変形例を示す。4 shows a modification of the optical coupler according to the second embodiment. 第3の実施形態に係る光結合器の一例を示す。1 shows an example of an optical coupler according to a third embodiment; 第3の実施形態における平行光生成部の配置例を示す。FIG. 11 shows an arrangement example of parallel light generators in the third embodiment. FIG. 集光部の出射端面での各伝搬光の分布の一例を示す。An example of the distribution of each propagating light on the exit end face of the condensing part is shown. 第4の実施形態に係る光結合器の第1例を示す。4 shows a first example of an optical coupler according to a fourth embodiment; 第4の実施形態に係る光結合器の第1例での伝搬光の光路の一例を示す。An example of an optical path of propagating light in the first example of the optical coupler according to the fourth embodiment is shown. 第4の実施形態におけるキャピラリ内への平行光生成部の第1の配置例を示す。FIG. 11 shows a first arrangement example of a parallel light generator in a capillary according to the fourth embodiment; FIG. 第4の実施形態におけるキャピラリ内への平行光生成部の第2の配置例を示す。FIG. 12 shows a second arrangement example of the parallel light generator in the capillary according to the fourth embodiment; FIG. 第4の実施形態に係る光結合器の第2例を示す。FIG. 12 shows a second example of an optical coupler according to the fourth embodiment; FIG. 第4の実施形態に係る光結合器の第2例での伝搬光の光路の一例を示す。An example of an optical path of propagating light in the second example of the optical coupler according to the fourth embodiment is shown. 第5の実施形態に係る光結合器の一例を示す。10 shows an example of an optical coupler according to a fifth embodiment; 第6の実施形態に係る光結合器の一例を示す。11 shows an example of an optical coupler according to a sixth embodiment; 集光部の出射端面での各伝搬光の分布の一例を示す。An example of the distribution of each propagating light on the exit end face of the condensing part is shown. 第7の実施形態に係る光結合器の一例を示す。11 shows an example of an optical coupler according to a seventh embodiment;

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the embodiments shown below. These implementation examples are merely illustrative, and the present disclosure can be implemented in various modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art. In addition, in this specification and the drawings, constituent elements having the same reference numerals are the same as each other.

(第1の実施形態)
図2に、本実施形態に係る光結合器の一例を示す。本実施形態に係る光結合器は、集光部11、平行光生成部13を備える。集光部11の一端に配置されている端面11Aに平行光生成部13が接続され、集光部11の他端に配置されている端面11Bに光ファイバ12が接続される。平行光生成部13は、集光部11に備わる屈折率分布型レンズの光軸から予め定められた距離の位置に接続されている。光ファイバ12は集光部11に備わる屈折率分布型レンズの光軸に接続される。光ファイバ14は平行光生成部13に備わる屈折率分布型レンズの光軸に接続される。各光ファイバ14は励起光源15に接続される。これらの接続は、接着剤や溶融接続を用いてもよい。
(First embodiment)
FIG. 2 shows an example of an optical coupler according to this embodiment. The optical coupler according to this embodiment includes a condensing section 11 and a parallel light generating section 13 . The parallel light generating section 13 is connected to the end surface 11A arranged at one end of the condensing section 11, and the optical fiber 12 is connected to the end surface 11B arranged at the other end of the condensing section 11. FIG. The parallel light generator 13 is connected at a predetermined distance from the optical axis of the gradient index lens provided in the light collector 11 . The optical fiber 12 is connected to the optical axis of a gradient index lens provided in the light condensing section 11 . The optical fiber 14 is connected to the optical axis of the gradient index lens provided in the parallel light generator 13 . Each optical fiber 14 is connected to an excitation light source 15 . These connections may use adhesives or fusion connections.

各励起光源15は、レーザ発振に用いられる励起光を発生する。各励起光源15からの励起光は、光ファイバ14で伝搬され、平行光生成部13に入射される。平行光生成部13は、屈折率分布型レンズを用いて光ファイバ14からの光を平行光に変換する。集光部11は、屈折率分布型レンズを用いて平行光生成部13からの平行光を光ファイバ12に集光する。これにより、本開示は、複数の励起光を光ファイバ12から励起出力光として取り出すことができる。 Each excitation light source 15 generates excitation light used for laser oscillation. Pumping light from each pumping light source 15 is propagated through the optical fiber 14 and enters the parallel light generator 13 . The parallel light generator 13 converts the light from the optical fiber 14 into parallel light using a gradient index lens. The condensing unit 11 converges the parallel light from the parallel light generating unit 13 onto the optical fiber 12 using a gradient index lens. This allows the present disclosure to extract multiple pump lights from the optical fiber 12 as pump output lights.

図3に示すように、集光部11の中心屈折率をnとし、集光部11の屈折率分布係数をgとし、集光部11のレンズ長をzとし、集光部11への入射光の光軸OA11からの距離をrとし、集光部11の端面11Aへの入射光PL13の入射角をθとすると、集光部11の端面11Bからの出射角θは、式(1)より求められる。

Figure 0007213499000001
As shown in FIG. 3, the central refractive index of the light collecting portion 11 is n0 , the refractive index distribution coefficient of the light collecting portion 11 is g, the lens length of the light collecting portion 11 is z, and the light to the light collecting portion 11 is Assuming that the distance from the optical axis OA 11 of the incident light is r 0 and the incident angle of the incident light PL 13 onto the end surface 11A of the light collecting section 11 is θ 0 , the exit angle θ 1 from the end surface 11B of the light collecting section 11 is is obtained from the formula (1).
Figure 0007213499000001

式(1)より、入射角θが0°で、z=1/4ピッチでの出射光の出射角θは式(2)で導出される。

Figure 0007213499000002
From equation (1), when the incident angle θ 0 is 0°, the output angle θ 1 of the emitted light at z=1/4 pitch is derived by equation (2).
Figure 0007213499000002

たとえば、集光部11として、レンズ径D11=0.4mm、g=0.8mm-1、中心屈折率n=1.47、レンズ長z=(1/4ピッチ=2π/g/4)=1.57mmを用いて、コア径0.05mmの光ファイバ12に出射する場合、集光部11の光軸OA11から距離r=0.2mmの位置に、入射角θ=0°で平行光生成部13を並べる場合を考える。この場合、式(2)にレンズパラメータを代入すると、出射角θは13.5°となる。For example, as the condensing part 11, the lens diameter D 11 =0.4 mm, g=0.8 mm −1 , the central refractive index n 0 =1.47, the lens length z=(1/4 pitch=2π/g/4 )=1.57 mm, and emitted to the optical fiber 12 having a core diameter of 0.05 mm, the incident angle θ 0 = 0 Consider a case in which the parallel light generators 13 are arranged at an angle of . In this case, substituting the lens parameters into equation ( 2 ), the output angle θ1 becomes 13.5°.

一方、図1に示すようなテーパ部111により集光する場合、図4に示すように、端面111Aから入射角0°で入射され、テーパ部111内で2回反射された光の端面111Bからの出射角は、テーパ角θの4倍となる。このため、本開示に係る集光部11と同様に、端面111Aにおけるテーパ部111の光軸OA111から0.2mmの位置に入射角0°で入射された光は、テーパ部111内での反射回数が2回であり、テーパ角θが5°であったとしても、端面111Bから約20°の出射角で出射される。On the other hand, when light is collected by the tapered portion 111 as shown in FIG. 1, as shown in FIG. is four times the taper angle θT . Therefore, as in the light condensing section 11 according to the present disclosure, light incident at a position 0.2 mm from the optical axis OA 111 of the tapered section 111 on the end surface 111A at an incident angle of 0° Even if the number of reflections is two and the taper angle θ T is 5°, the light is emitted from the end face 111B at an output angle of about 20°.

このように、関連技術に係るテーパを用いた場合の端面111Bからの出射角は、テーパ部111内での反射回数が2回であっても、本開示に係る屈折率分布型レンズを用いた集光部11よりも大きくなる。さらに、多数の励起光源を実装する場合、端面111Aの面積が大きくなり、テーパ部111での反射回数がさらに増えるため、端面111Bからの出射角は急激に大きくなる。このため、多数の励起光源を実装する場合、端面111Bに接続する光ファイバのNAは、実用上使用できないほどにまで大きくなってしまう。 In this way, even if the number of reflections in the tapered portion 111 is two, the output angle from the end surface 111B when using the taper according to the related technology is It becomes larger than the condensing part 11 . Furthermore, when a large number of excitation light sources are mounted, the area of the end surface 111A increases, and the number of reflections on the tapered portion 111 further increases, so the output angle from the end surface 111B sharply increases. Therefore, when mounting a large number of excitation light sources, the NA of the optical fiber connected to the end surface 111B becomes so large that it cannot be used practically.

本開示は、集光部11に屈折率分布型レンズを用いているため、集光部11からの出射角はテーパを用いた場合の出射角に比べて小さく、光ファイバ12に特段に高NA光ファイバを用いる必要はない。このため、本開示における光ファイバ12のNAは、集光部11と同じにすることができる。また、光ファイバ14の数が増えても、集光部11からの出射角が大きくならない。なお、本開示における光ファイバ12のNAは、集光部11よりも高くてもよい。 In the present disclosure, since a gradient index lens is used in the light collecting section 11, the output angle from the light collecting section 11 is smaller than the output angle when a taper is used, and the optical fiber 12 has a particularly high NA. There is no need to use optical fibers. Therefore, the NA of the optical fiber 12 in the present disclosure can be the same as that of the condensing section 11 . In addition, even if the number of optical fibers 14 increases, the angle of emergence from the condensing section 11 does not increase. Note that the NA of the optical fiber 12 in the present disclosure may be higher than that of the condensing section 11 .

ここで、光ファイバ12及び14は、高出力光を伝搬可能なものが好ましい。例えばマルチモード光ファイバを用いることが好ましい。また、光ファイバ12及び14のコア径は任意であるが、例えば50μm、62.5μm、100μmなどの一度に多くの光エネルギーを伝送することが可能な大口径光ファイバが用いられる。光ファイバ14のコア径は共通であってもよいが、図15で後述するように、本開示はこれに限定されない。 Here, the optical fibers 12 and 14 are preferably those capable of propagating high-output light. For example, it is preferable to use a multimode optical fiber. The core diameters of the optical fibers 12 and 14 are arbitrary, but large-diameter optical fibers such as 50 μm, 62.5 μm, and 100 μm, which can transmit a large amount of light energy at once, are used. The optical fibers 14 may have a common core diameter, but the present disclosure is not limited to this, as will be described later with reference to FIG. 15 .

また、光ファイバ12は、ダブルクラッドファイバなどの光ファイバ増幅器に用いられる任意の光ファイバであってもよい。これにより、励起光を増幅用の光ファイバ12に直接入射させ、反射膜や光ファイバ12に挿入したFBG(Fiber Bragg Grating)を用いてレーザ発振させることができる。 The optical fiber 12 may also be any optical fiber used in optical fiber amplifiers, such as a double-clad fiber. As a result, pumping light can be directly incident on the optical fiber 12 for amplification, and laser oscillation can be performed using a reflective film or FBG (Fiber Bragg Grating) inserted in the optical fiber 12 .

集光部11及び平行光生成部13に用いられる屈折率分布型レンズは、中心軸から外周部へ向かって放物線状に屈折率を分布させたレンズであり、石英ガラスにGe、Ti、Zr、などを添加したものや、多成分系のガラスでイオン拡散によって二乗分布の屈折率分布を形成したものが例示できる。平行光生成部13としては、GI型(グレーデッドインデックス型)ファイバを用いることができる。 The graded refractive index lens used in the light condensing section 11 and the parallel light generating section 13 is a lens having a parabolic refractive index distribution from the central axis toward the outer peripheral portion. and the like, and multi-component glasses in which a refractive index distribution of square distribution is formed by ion diffusion. A GI type (graded index type) fiber can be used as the parallel light generator 13 .

平行光生成部13に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L13は、光ファイバ14からの光を平行光に変換する長さである。そのような長さとしては、例えば、1/4ピッチ、又はこれに1/2ピッチの整数倍を加えた長さである。The lens length L13 of the gradient index lens provided in the parallel light generator 13 is the length for converting the light from the optical fiber 14 into parallel light. Such a length is, for example, a quarter pitch or a length obtained by adding an integer multiple of a half pitch.

集光部11に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L11は、各平行光生成部13からの平行光を光ファイバ12に集光する長さである。そのような長さとしては、例えば、1/4ピッチ、又はそれに1/2ピッチの整数倍を加えた長さである。The lens length L 11 of the gradient index lens provided in the light collecting section 11 is the length for condensing the parallel light from each parallel light generating section 13 onto the optical fiber 12 . Such a length is, for example, a quarter pitch or a length obtained by adding an integral multiple of half the pitch.

図5に、集光部11における伝搬光PL11#1及びPL11#3の光路の一例を示す。集光部11の端面11Aのうちの光軸OA11から距離r13#1の位置に平行光PL13#1が入射され、集光部11の端面11Aのうちの光軸OA11から距離r13#3の位置に平行光PL13#3が入射される。これらのPL11#1及びPL11#3は、端面11Aから1/4ピッチの焦点面で光軸OA11に集光する。FIG. 5 shows an example of the optical paths of the propagating lights PL 11#1 and PL 11#3 in the condensing section 11. As shown in FIG. A parallel light PL 13#1 is incident at a position at a distance r 13#1 from the optical axis OA 11 of the end face 11A of the light collecting portion 11, and is at a distance r from the optical axis OA 11 of the end face 11A of the light collecting portion 11. A parallel light PL 13#3 is incident on the position of 13 #3. These PL 11#1 and PL 11#3 converge on the optical axis OA 11 at a focal plane 1/4 pitch from the end face 11A.

レンズ長L11が1/4ピッチに等しい場合、各伝搬光PL11#1~PL11#4は、端面11Bにおいて光軸OA11の付近から出射される。これにより、図6に示すように、集光部11の各伝搬光PL11#1~PL11#4は、端面11Bにおいて、光軸OA11の付近から出射される。When the lens length L 11 is equal to 1/4 pitch, the propagating lights PL 11#1 to PL 11#4 are emitted from the vicinity of the optical axis OA 11 at the end surface 11B. As a result, as shown in FIG. 6, the propagating lights PL 11#1 to PL 11#4 of the light condensing section 11 are emitted from the vicinity of the optical axis OA 11 at the end surface 11B.

ただし、集光部11及び光ファイバ12の接続部分の1点に光が集中すると、ピーク強度が高くなるため絶縁破壊が生じる場合がある。出力強度が同じでピーク強度を下げるにはフラットトップの光強度分布が望ましい場合がある。 However, when the light concentrates at one point of the connecting portion between the light condensing portion 11 and the optical fiber 12, the peak intensity increases, which may cause dielectric breakdown. A flat top light intensity distribution may be desirable for the same output intensity and lower peak intensity.

そこで、本開示では、集光部11に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L11は、1/4ピッチを除く1/4ピッチ付近のレンズ長であることが好ましい。例えば、図5に示すように、集光部11に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L11は、1/4ピッチよりもわずかに短いことが好ましい。これにより、図7に示すように、各伝搬光PL11#1~PL11#4の光強度が、光ファイバ12のモードフィールド径MFD12の範囲内で分散される。Therefore, in the present disclosure, it is preferable that the lens length L11 of the gradient index lens provided in the light condensing section 11 is a lens length around 1/4 pitch excluding 1/4 pitch. For example, as shown in FIG. 5, it is preferable that the lens length L11 of the gradient index lens provided in the light condensing section 11 is slightly shorter than 1/4 pitch. As a result, the light intensities of the propagating lights PL 11#1 to PL 11#4 are dispersed within the range of the mode field diameter MFD 12 of the optical fiber 12, as shown in FIG.

また、集光部11に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L11は、1/4ピッチよりもわずかに長くてもよい。これにより、図8に示すように、各伝搬光PL11#1~PL11#4の光強度が、光ファイバ12のモードフィールド径MFD12の範囲内で分散される。Also, the lens length L11 of the gradient index lens provided in the light condensing section 11 may be slightly longer than 1/4 pitch. As a result, the light intensities of the propagating lights PL 11#1 to PL 11#4 are dispersed within the range of the mode field diameter MFD 12 of the optical fiber 12, as shown in FIG.

図5に示すように、距離r13#1及びr13#13が等しく、平行光PL13#1及びPL13#3が光軸OA11に対して対称である場合、端面11Bでの伝搬光PL11#1の反射光が伝搬光PL11#13に入射する。特に、端面11Bに高NAの光ファイバ12を接続した場合はこの反射光が発生する。As shown in FIG. 5, when the distances r 13 # 1 and r 13 # 13 are equal and the parallel lights PL 13 # 1 and PL 13 # 3 are symmetrical with respect to the optical axis OA 11 , the light propagating at the end surface 11B Reflected light from PL 11#1 enters propagating light PL 11#13 . In particular, this reflected light occurs when the optical fiber 12 with a high NA is connected to the end face 11B.

そこで、本開示では、光軸OA11を中心とする同心円上に平行光生成部13#1、13#2、13#3、13#4を配置する場合、端面11Aにおける平行光生成部13#1、13#2、13#3、13#4の位置を、図9に示すように、光軸OA11に対して点対称な位置からずらすことが好ましい。例えば、平行光生成部13#3は、光軸OA11に対して平行光生成部13#1と点対称な位置P11#1Sとは異なる、光軸OA11から平行光生成部13#1と等距離の位置に配置される。平行光生成部13#4は、光軸OA11に対して平行光生成部13#2と点対称な位置P11#2Sとは異なる、光軸OA11から平行光生成部13#2と等距離の位置に配置される。Therefore, in the present disclosure, when the parallel light generators 13#1, 13#2, 13#3, and 13#4 are arranged on concentric circles centered on the optical axis OA 11 , the parallel light generators 13# on the end surface 11A 1, 13#2, 13#3, and 13#4 are preferably shifted from point-symmetrical positions with respect to the optical axis OA 11 , as shown in FIG. For example, the parallel light generator 13#3 is located at a position P 11 #1S point-symmetrical to the parallel light generator 13#1 with respect to the optical axis OA 11 . are placed equidistant from each other. The parallel light generator 13#4 is different from the position P 11#2S point-symmetrical to the parallel light generator 13#2 with respect to the optical axis OA 11 , and the parallel light generator 13#2 and the like from the optical axis OA 11 . placed at a distance.

本実施形態では、端面11Aに4つの平行光生成部13#1~13#4が配置される例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、同心円上に配置される平行光生成部13の数は、図10に示すように、5つなどの奇数であってもよい。同心円上に配置される平行光生成部13の数を奇数とすることで、平行光生成部13からの平行光の伝搬光の光路への端面11Bでの反射光の進入を防ぐことができる。さらに、本開示は、複数の同心円上に平行光生成部13が配置されていてもよい。 In this embodiment, an example in which the four parallel light generators 13#1 to 13#4 are arranged on the end face 11A is shown, but the present disclosure is not limited to this. For example, the number of parallel light generators 13 arranged concentrically may be an odd number such as five, as shown in FIG. By setting the number of the parallel light generators 13 arranged on the concentric circle to be an odd number, it is possible to prevent the reflected light from the end surface 11B from entering the optical path of the propagating light of the parallel light from the parallel light generators 13 . Further, according to the present disclosure, the parallel light generators 13 may be arranged on a plurality of concentric circles.

また、図2では、平行光生成部13#1~13#4の全てに光ファイバ14及び励起光現15が接続される例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、平行光生成部13#1~13#4の少なくともいずれかに光ファイバ14が接続されていてもよい。 Further, FIG. 2 shows an example in which the optical fiber 14 and the excitation light source 15 are connected to all of the parallel light generators 13#1 to 13#4, but the present disclosure is not limited to this. For example, the optical fiber 14 may be connected to at least one of the parallel light generators 13#1 to 13#4.

(第2の実施形態)
図11に、本実施形態に係る光結合器の一例を示す。本実施形態に係る光結合器は、各平行光生成部13の周方向がキャピラリ31で覆われたキャピラリ型光部品を用いている。
(Second embodiment)
FIG. 11 shows an example of an optical coupler according to this embodiment. The optical coupler according to this embodiment uses a capillary type optical component in which each parallel light generator 13 is covered with a capillary 31 in the circumferential direction.

図12に、キャピラリ31内への平行光生成部13の配置例を示す。キャピラリ31には貫通孔が設けられており、貫通孔内に平行光生成部13が配置される。キャピラリ31の他端側の端面位置z31Bと、平行光生成部13の他端側の端面位置z13Bと、集光部11の一端側の端面位置z11Aと、は一致している。FIG. 12 shows an arrangement example of the parallel light generator 13 in the capillary 31. As shown in FIG. A through hole is provided in the capillary 31, and the parallel light generator 13 is arranged in the through hole. The end face position z31B on the other end side of the capillary 31, the end face position z13B on the other end side of the parallel light generating section 13, and the end face position z11A on the one end side of the light collecting section 11 match.

本実施形態は、平行光生成部13がキャピラリ31で固定されているため、平行光生成部13及びキャピラリ31を備えるキャピラリ型光部品を集光部11に接続することで、平行光生成部13#1~13#4を所望の位置で集光部11に接続することができる。 In this embodiment, since the parallel light generator 13 is fixed by the capillary 31, the parallel light generator 13 can be #1 to 13#4 can be connected to the condensing section 11 at desired positions.

図13に、本実施形態の変形例を示す。図13では、図11及び図12に示す光ファイバ14の周方向がキャピラリ41で覆われたキャピラリ型光部品を用いている。光ファイバ14の周方向がキャピラリ41で覆われたキャピラリ型光部品を予め用意することで、平行光生成部13#1~13#4への光ファイバ14の接続を容易に行うことができる。 FIG. 13 shows a modification of this embodiment. In FIG. 13, a capillary type optical component is used in which the optical fiber 14 shown in FIGS. 11 and 12 is covered with a capillary 41 in the circumferential direction. By preparing in advance the capillary type optical component in which the optical fiber 14 is covered with the capillary 41 in the circumferential direction, the optical fiber 14 can be easily connected to the parallel light generators 13#1 to 13#4.

平行光生成部13及びキャピラリ31を備えるキャピラリ型光部品の製造方法は任意である。例えば、キャピラリ31の母材となるガラスのロッドに平行光生成部13の数に等しい貫通孔を設け、屈折率分布型レンズを各貫通孔に挿入し、溶融延伸する。そして、長さがレンズ長L13になるように切断し研磨する。これにより、平行光生成部13及びキャピラリ31を備えるキャピラリ型光部品を製造することができる。Any method can be used to manufacture the capillary optical component including the parallel light generator 13 and the capillary 31 . For example, a glass rod serving as the base material of the capillary 31 is provided with through-holes equal in number to the parallel light generating portions 13, and a gradient index lens is inserted into each through-hole and melted and drawn. Then, it is cut and polished so that the length becomes the lens length L13 . Thereby, a capillary optical component including the parallel light generator 13 and the capillary 31 can be manufactured.

(第3の実施形態)
図14に、本実施形態に係る光結合器の一例を示す。図5において、平行光PL13#1と平行光PL13#3のビーム径が異なる場合、集光部11に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L11を焦点面からずらして1/4ピッチよりも短くするか又は長くすると、伝搬光PL11#1及びPL11#3のビーム幅に差が生じる。そこで、本実施形態に係る光結合器は、第2の実施形態における平行光生成部13のレンズ径が異なる。ここで、平行光生成部13のレンズ長L13及び屈折率分布係数は任意である。例えば、各平行光生成部13は、いずれの平行光生成部13も屈折率分布型レンズもレンズ長L13が同じになるような屈折率分布係数を有する。
(Third Embodiment)
FIG. 14 shows an example of an optical coupler according to this embodiment. In FIG. 5, when the beam diameters of the parallel light PL 13#1 and the parallel light PL 13#3 are different, the lens length L 11 of the gradient index lens provided in the light collecting unit 11 is shifted from the focal plane to 1/4 pitch. If it is shorter or longer than , there will be a difference in the beam widths of the propagating lights PL 11#1 and PL 11#3 . Therefore, the optical coupler according to this embodiment differs from the second embodiment in the lens diameter of the parallel light generator 13 . Here, the lens length L13 and refractive index distribution coefficient of the parallel light generator 13 are arbitrary. For example, each parallel light generator 13 has a refractive index distribution coefficient such that the lens length L13 is the same for all the parallel light generators 13 and the gradient index lenses.

図15に、端面11Aにおける平行光生成部13の配置の一例を示す。例えば、平行光生成部13#1、13#2、13#3は共通の第1の径を有し、平行光生成部13#4、13#5、13#6は第1の径よりも小さな共通の第2の径を有する。この場合、平行光生成部13#1、13#2、13#3に接続する光ファイバ14のコア径は、平行光生成部13#4、13#5、13#6に接続する光ファイバ14のコア径よりも大きくてもよい。 FIG. 15 shows an example of the arrangement of the parallel light generators 13 on the end surface 11A. For example, the parallel light generators 13#1, 13#2, and 13#3 have a common first diameter, and the parallel light generators 13#4, 13#5, and 13#6 have a diameter larger than the first diameter. It has a small common second diameter. In this case, the core diameters of the optical fibers 14 connected to the parallel light generators 13#1, 13#2, and 13#3 are as follows: may be larger than the core diameter of

平行光生成部13#1、13#2、13#3は平行光生成部13#4、13#5、13#6よりもレンズ径が大きいため、集光部11に入射する平行光のビーム幅は、平行光生成部13#4、13#5、13#6よりも平行光生成部13#1、13#2、13#3が大きい。 Since the parallel light generators 13#1, 13#2, and 13#3 have larger lens diameters than the parallel light generators 13#4, 13#5, and 13#6, the parallel light beams incident on the light collector 11 are The width of the parallel light generators 13#1, 13#2 and 13#3 is larger than that of the parallel light generators 13#4, 13#5 and 13#6.

図16に、集光部11に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L11を1/4ピッチよりも短くした場合における、端面11Bでの各伝搬光PL11#1~PL11#6の分布の一例を示す。ビーム強度の大きなPL11#1~PL11#3の隙間に、ビーム強度の小さなPL11#4~PL11#6が配置されている。このように、異なるレンズ径の平行光生成部13を端面11Aに接続することで、端面11Bにおける光強度分布をフラットトップに近づけることができる。FIG. 16 shows the distribution of the propagating lights PL 11#1 to PL 11#6 on the end surface 11B when the lens length L 11 of the gradient index lens provided in the light condensing section 11 is shorter than 1/4 pitch. shows an example of PL 11#4 to PL 11#6 with low beam intensities are arranged in the gaps between PL 11#1 to PL 11#3 with high beam intensities. By connecting the parallel light generators 13 having different lens diameters to the end face 11A in this way, the light intensity distribution on the end face 11B can be brought closer to a flat top.

なお、本実施形態では、平行光生成部13の周方向がキャピラリ31で覆われている例を示すが、本開示はこれに限定されない。例えば、本開示は、図2に示すように、キャピラリ31を備えず、平行光生成部13が集光部11の端面11Aに直接接続されている構成も含む。なお、平行光生成部13から出射する平行光の強度に差をつけることで、図16のような分布にしてもよい。 In this embodiment, an example in which the parallel light generation unit 13 is covered in the circumferential direction with the capillaries 31 is shown, but the present disclosure is not limited to this. For example, the present disclosure also includes a configuration in which the parallel light generation section 13 is directly connected to the end face 11A of the light collection section 11 without the capillary 31, as shown in FIG. Note that the distribution shown in FIG. 16 may be obtained by varying the intensity of the parallel light emitted from the parallel light generator 13 .

(第4の実施形態)
図17に、本実施形態に係る光結合器の一例を示す。図5において平行光PL13#1の入射角θ13#1及び平行光PL13#3の入射角θ13#3を0度からずらすと、図18に示すように、伝搬光PL11#1及びPL11#3が焦点面で光軸OA11に集光しなくなる。そこで、本実施形態に係る光結合器は、第2の実施形態において、少なくとも1つの平行光の入射角を0度からずらしている。ここで、平行光生成部13のレンズ長L13及び屈折率分布係数は任意である。例えば、各平行光生成部13は、いずれの平行光生成部13も屈折率分布型レンズもレンズ長L13が同じになるような屈折率分布係数を有する。
(Fourth embodiment)
FIG. 17 shows an example of an optical coupler according to this embodiment. 5, when the incident angle θ 13#1 of the parallel light PL 13 #1 and the incident angle θ 13 #3 of the parallel light PL 13#3 are shifted from 0 degrees, as shown in FIG. and PL 11#3 are no longer focused on optical axis OA 11 at the focal plane. Therefore, in the optical coupler according to the second embodiment, the incident angle of at least one parallel light is shifted from 0 degrees. Here, the lens length L13 and refractive index distribution coefficient of the parallel light generator 13 are arbitrary. For example, each parallel light generator 13 has a refractive index distribution coefficient such that the lens length L13 is the same for all the parallel light generators 13 and the gradient index lenses.

図19に、キャピラリ31内への平行光生成部13の配置例を示す。キャピラリ31には貫通孔が設けられており、貫通孔内に平行光生成部13が配置される。集光部11の端面11Aとキャピラリ31の集光部11側の端面31Bとは接合されており、キャピラリ31の集光部11側の端面31Bの法線と平行光生成部13の光軸OA13とのなす角度θ13は、図19に示す平行光PL13#1及びPL13#3の入射角θ13#1及びθ13#3に等しい。すなわち、集光部11の端面11Aの法線に対して平行光生成部13の光軸OA13が傾きを有する。FIG. 19 shows an arrangement example of the parallel light generator 13 inside the capillary 31 . A through hole is provided in the capillary 31, and the parallel light generator 13 is arranged in the through hole. The end surface 11A of the condensing section 11 and the end surface 31B of the capillary 31 on the condensing section 11 side are joined, and the normal line of the end surface 31B of the capillary 31 on the condensing section 11 side and the optical axis OA of the parallel light generating section 13 are aligned. 13 is equal to the incident angles θ 13 #1 and θ 13#3 of the parallel lights PL 13#1 and PL 13#3 shown in FIG. That is, the optical axis OA 13 of the parallel light generator 13 is inclined with respect to the normal to the end surface 11A of the light collector 11 .

平行光生成部13の光軸OA13上でのレンズ長L13は1/4ピッチである。また平行光生成部13の両端が光軸OA13に対して垂直になっている。このため、一端13Aの光軸OA13に光ファイバ14が接続された平行光生成部13をキャピラリ31の貫通孔に配置し、屈折率整合剤で固定することで、平行光を入射角θ13で集光部11に入射させることができる。The lens length L13 on the optical axis OA13 of the parallel light generator 13 is 1/4 pitch. Both ends of the parallel light generator 13 are perpendicular to the optical axis OA 13 . For this reason, the parallel light generator 13 having the optical fiber 14 connected to the optical axis OA 13 at one end 13A is arranged in the through hole of the capillary 31 and fixed with a refractive index matching agent, so that the parallel light is generated at an incident angle θ 13 can be made incident on the condensing portion 11 at .

この構成では、平行光生成部13の端面13Bの光軸OA13の位置z13Bは、キャピラリ31の端面31Bの位置z31Bよりも光ファイバ14側に配置されている。また、平行光生成部13の端面13Aでの光軸OA13の位置z13Aは、キャピラリ31の端面31Aの位置z31Aよりも光ファイバ14側に配置されている。これにより、キャピラリ31に対する平行光生成部13の角度の設定が容易になる。In this configuration, the position z 13 B of the optical axis OA 13 of the end face 13 B of the parallel light generator 13 is arranged closer to the optical fiber 14 than the position z 31 B of the end face 31 B of the capillary 31 . Further, the position z13A of the optical axis OA13 on the end face 13A of the parallel light generator 13 is arranged closer to the optical fiber 14 than the position z31A of the end face 31A of the capillary 31 is. This makes it easier to set the angle of the parallel light generator 13 with respect to the capillary 31 .

図20に、キャピラリ31内への平行光生成部13の第2の配置例を示す。この配置例では、平行光生成部13の両端がキャピラリ31の両端と同一面上に配置されている。この場合も、平行光生成部13の光軸OA13上でのレンズ長L13は1/4ピッチである。FIG. 20 shows a second arrangement example of the parallel light generator 13 inside the capillary 31 . In this arrangement example, both ends of the parallel light generator 13 are arranged on the same plane as both ends of the capillary 31 . Also in this case, the lens length L13 on the optical axis OA13 of the parallel light generator 13 is 1/4 pitch.

この構成の場合、キャピラリ31の母材に貫通孔を設け、当該貫通孔内に平行光生成部13の母材を配置し、平行光生成部13のレンズ径となるよう溶融延伸を行い、平行光生成部13の光軸OA13上でのレンズ長L13が所望の長さとなるよう分離して研磨することで製造が可能である。このため、キャピラリ31への平行光生成部13の組み込みが省略可能であり、製造が容易である。In the case of this configuration, a through hole is provided in the base material of the capillary 31, the base material of the parallel light generating section 13 is arranged in the through hole, and the base material of the parallel light generating section 13 is melted and drawn so as to have the lens diameter of the parallel light generating section 13. It can be manufactured by separating and polishing so that the lens length L 13 on the optical axis OA 13 of the light generation unit 13 becomes a desired length. Therefore, the incorporation of the parallel light generator 13 into the capillary 31 can be omitted, which facilitates manufacturing.

本実施形態では、伝搬光PL11#1及びPL11#3が焦点面に到達する前に光軸OA11を横切るような、平行光PL13#1及びPL13#3が光軸OA11に向けて入射する入射角θ13#1及びθ13#3である例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、図21及び図22に示すように、伝搬光PL11#1及びPL11#3が焦点面に到達した後に光軸OA11を横切るような、光軸OA11とは遠ざかる方向に向けて入射する入射角θ13#1及びθ13#3であってもよい。In this embodiment, the parallel lights PL 13#1 and PL 13#3 cross the optical axis OA 11 before the propagating lights PL 11#1 and PL 11 #3 reach the focal plane. Although an example is shown with incident angles θ 13#1 and θ 13#3 of direct incidence, the disclosure is not so limited. For example, as shown in FIGS. 21 and 22, propagating light beams PL 11#1 and PL 11 #3 cross the optical axis OA 11 after reaching the focal plane. The incident angles θ 13#1 and θ 13#3 may be incident.

本実施形態においても、平行光生成部13の周方向がキャピラリ31で覆われている例を示すが、本開示はこれに限定されない。例えば、本開示は、図2に示すように、キャピラリ31を備えず、平行光生成部13が集光部11の端面11Aに直接接続されている構成も含む。 This embodiment also shows an example in which the parallel light generator 13 is covered with the capillaries 31 in the circumferential direction, but the present disclosure is not limited to this. For example, the present disclosure also includes a configuration in which the parallel light generation section 13 is directly connected to the end face 11A of the light collection section 11 without the capillary 31, as shown in FIG.

(第5の実施形態)
図23に、本実施形態に係る光結合器の一例を示す。本実施形態に係る光結合器は、図17に示すキャピラリ31がテーパ状になっている。本実施形態では、キャピラリ31内への平行光生成部13の配置は、図20に示す構成とすることが好ましい。これにより、キャピラリ31への平行光生成部13の組み込みが省略可能な、以下のような製造方法を採用することができる。
(Fifth embodiment)
FIG. 23 shows an example of an optical coupler according to this embodiment. In the optical coupler according to this embodiment, the capillary 31 shown in FIG. 17 is tapered. In this embodiment, the arrangement of the parallel light generator 13 in the capillary 31 is preferably as shown in FIG. As a result, the following manufacturing method can be adopted in which the incorporation of the parallel light generator 13 into the capillary 31 can be omitted.

例えば、キャピラリ31の母材に貫通孔を設け、当該貫通孔内に平行光生成部13の母材を配置し、平行光生成部13のレンズ径となり所望の入射角となるよう溶融延伸を行い、平行光生成部13の光軸OA13上でのレンズ長L13が所望の長さとなるよう分離して研磨することで製造が可能である。For example, a through hole is provided in the base material of the capillary 31, the base material of the parallel light generating section 13 is placed in the through hole, and the lens diameter of the parallel light generating section 13 is adjusted to a desired incident angle by melting and drawing. , the lens length L 13 on the optical axis OA 13 of the parallel light generating section 13 can be manufactured by separating and polishing so that the lens length L 13 becomes a desired length.

(第6の実施形態)
高出力ファイバレーザ用の光ファイバとして、2層のクラッド層を有するダブルクラッドファイバが用いられている。本実施形態では、集光部11の他端11Bに接続される1本の光ファイバ12として、ダブルクラッドファイバを用いる例について説明する。
(Sixth embodiment)
A double-clad fiber having two clad layers is used as an optical fiber for a high-power fiber laser. In this embodiment, an example in which a double-clad fiber is used as one optical fiber 12 connected to the other end 11B of the light collector 11 will be described.

図24に、本実施形態に係る光結合器の一例を示す。ダブルクラッドファイバは、コアCR12の周囲をインナークラッドCL12が覆い、インナークラッドCL12の周囲をアウタークラッドが覆っている。ダブルクラッドファイバは、励起光をインナークラッドCL12内で伝搬させることで、コアCR12の伝搬光を増幅し、レーザ発振を可能にする。FIG. 24 shows an example of an optical coupler according to this embodiment. The double clad fiber has a core CR 12 surrounded by an inner clad CL 12 and an inner clad CL 12 surrounded by an outer clad. The double-clad fiber allows pumping light to propagate within the inner clad CL 12 , thereby amplifying the propagating light in the core CR 12 and enabling laser oscillation.

光ファイバ12をレーザ発振用の光ファイバに用いた場合、光ファイバ12の端面12Aにレーザ発振用の100%反射膜が設けられている。そのため、励起光源15からの励起光がコアCR12に入射された場合、光ファイバ12の端面12Aに設けられた100%反射膜で反射され、励起光がコアCR12内に伝搬されず、励起光源15に反射され、励起光源15の故障の原因となる。このため、光ファイバ12としてレーザ発振用のダブルクラッドファイバを接続する場合、図25に示すように、伝搬光PL11#1、PL11#2、PL11#3、PL11#4、PL11#5、PL11#6を、光ファイバ12のコアCR12やアウタークラッドではなく、光ファイバ12のインナークラッドCL12に選択的に入射することが好ましい。When the optical fiber 12 is used as an optical fiber for laser oscillation, the end face 12A of the optical fiber 12 is provided with a 100% reflective film for laser oscillation. Therefore, when the excitation light from the excitation light source 15 is incident on the core CR 12 , it is reflected by the 100% reflective film provided on the end face 12A of the optical fiber 12, and the excitation light is not propagated into the core CR 12 . It is reflected by the light source 15 and causes the excitation light source 15 to malfunction. Therefore, when connecting a double clad fiber for laser oscillation as the optical fiber 12 , as shown in FIG. #5 , PL 11 and #6 are preferably selectively injected into the inner clad CL 12 of the optical fiber 12 instead of the core CR 12 or the outer clad of the optical fiber 12 .

本開示では、集光部11に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L11、又は平行光生成部13から集光部11への平行光の入射角、或いはこれらの組み合わせを用いることにより、平行光生成部13からの励起光を、光ファイバ12のインナークラッドCL12に選択的に入射させることができる。このため、本開示は、励起光源15からの励起光を光ファイバ12のインナークラッドCL12に効率的に入射させることで励起光源15からの励起光を効率的に使用可能にし、更なるファイバレーザの高出力化及び高信頼化を可能にすることができる。In the present disclosure, by using the lens length L 11 of the gradient index lens provided in the light collecting section 11, the incident angle of the parallel light from the parallel light generating section 13 to the light collecting section 11, or a combination thereof, the parallel The excitation light from the light generator 13 can selectively enter the inner clad CL 12 of the optical fiber 12 . Therefore, the present disclosure makes it possible to efficiently use the pumping light from the pumping light source 15 by efficiently injecting the pumping light from the pumping light source 15 into the inner cladding CL 12 of the optical fiber 12, thereby further improving the fiber laser. high output and high reliability.

(第7の実施形態)
図26に、本実施形態に係る光結合器の一例を示す。本実施形態に係る光結合器は、集光部11の他端11Bに、光ファイバ12としてマルチコアファイバが接続されている。これにより、本開示は、光ファイバ12にマルチコアファイバを用いることで、複数の光ファイバ14の伝搬光をマルチコアファイバである光ファイバ12にファンインし、光ファイバ12に備わる各コア42の伝搬光を複数の光ファイバ14にファンアウトすることができる。
(Seventh embodiment)
FIG. 26 shows an example of an optical coupler according to this embodiment. In the optical coupler according to this embodiment, a multi-core fiber is connected as the optical fiber 12 to the other end 11B of the light condensing section 11 . Accordingly, in the present disclosure, by using a multi-core fiber as the optical fiber 12, the propagating light of the plurality of optical fibers 14 is fanned into the optical fiber 12, which is a multi-core fiber, and the propagating light of each core 42 provided in the optical fiber 12 is can be fanned out to multiple optical fibers 14 .

例えば、光ファイバ12は、コアCO12#1、CO12#2、CO12#3、CO12#4を備える。この場合、本実施形態は、集光部11の端面11Aから入射された各伝搬光PL11#1、PL11#2、PL11#3、PL11#4を、他端11Bにおいて個別のコアCO12#1~CO12#4に入射させる。本開示では、集光部11に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L11、又は平行光生成部13から集光部11への平行光の入射角、或いはこれらの組み合わせを用いることにより、平行光生成部13からの伝搬光PL11#1、PL11#2、PL11#3、PL11#4を、個別のコアCO12#1~CO12#4に入射させることができる。For example, the optical fiber 12 comprises cores CO 12#1 , CO 12#2 , CO 12#3 , CO 12#4 . In this case, in this embodiment, each of the propagating lights PL 11#1 , PL 11#2 , PL 11#3 , and PL 11#4 incident from the end surface 11A of the light condensing section 11 is separated into individual cores at the other end 11B. The light is made incident on CO 12#1 to CO 12#4 . In the present disclosure, by using the lens length L 11 of the gradient index lens provided in the light collecting section 11, the incident angle of the parallel light from the parallel light generating section 13 to the light collecting section 11, or a combination thereof, the parallel Propagating lights PL 11#1 , PL 11#2 , PL 11#3 , and PL 11#4 from the light generator 13 can be made incident on individual cores CO 12#1 to CO 12#4 .

本実施形態では、他端11BでのコアCO12#1~CO12#6との結合効率は高いことが好ましい。そのため、集光部11に備わる屈折率分布型レンズのレンズ長L11は、1/4ピッチ、又はそれに1/2ピッチの整数倍を加えた長さであることが好ましい。この場合、伝搬光PL11#1~PL11#4が個別のコアCO12#1~CO12#4に入射するよう、集光部11の端面11Aにおける各光の入射位置及び入射方向が設定される。In this embodiment, it is preferable that the efficiency of coupling with the cores CO 12#1 to 12#6 at the other end 11B is high. Therefore, the lens length L11 of the gradient index lens provided in the light condensing section 11 is preferably 1/4 pitch or a length obtained by adding an integral multiple of 1/2 pitch. In this case, the incident position and the incident direction of each light on the end surface 11A of the light collecting section 11 are set so that the propagating light PL 11#1 to PL 11#4 are incident on the individual cores CO 12#1 to CO 12#4 . be done.

また本実施形態では、集光部11の内部において伝搬光が交差しないことが好ましい。これにより、集光部11の内部での各伝搬光のクロストークを防ぐことができる。そのため、図26に示す入射角θ13#1及びθ13#3のように、集光部11の端面11Aから入射される各光の入射方向を、光軸OA11とは遠ざかる方向にすることが好ましい。または、図2に示すように、集光部11の端面11Aから入射される各光を光軸OA11と平行に設定してもよい。Further, in the present embodiment, it is preferable that the propagating lights do not intersect inside the light condensing section 11 . Thereby, crosstalk of each propagating light inside the condensing section 11 can be prevented. Therefore, the incident direction of each light incident from the end surface 11A of the light condensing section 11 should be directed away from the optical axis OA 11 , like the incident angles θ 13#1 and θ 13#3 shown in FIG. is preferred. Alternatively, as shown in FIG. 2, each light incident from the end surface 11A of the light condensing section 11 may be set parallel to the optical axis OA11.

前述の各実施形態において、光ファイバ12に備わる各コアの伝搬モードは、シングルモードであってもよいし、マルチモードであってもよい。 In each of the above-described embodiments, the propagation mode of each core provided in the optical fiber 12 may be single mode or multimode.

本開示はレーザ加工産業および情報通信産業に適用することができる。 The present disclosure can be applied to the laser processing industry and the information and communication industry.

11:集光部
11A、11B、12A、12B、31A、31B、111A、111B:端面
12、14:光ファイバ
13:平行光生成部
15:励起光源
31、41:キャピラリ
111:テーパ部
112:高NA光ファイバ
11: Condenser 11A, 11B, 12A, 12B, 31A, 31B, 111A, 111B: End face 12, 14: Optical fiber 13: Parallel light generator 15: Excitation light source 31, 41: Capillary 111: Tapered part 112: Height NA optical fiber

Claims (13)

第1の屈折率分布型レンズを用いて複数の光ファイバからの光を平行光に変換する複数の平行光生成部と、
第2の屈折率分布型レンズの一端に前記複数の平行光生成部が接続され、前記複数の平行光生成部から出射された複数の光を前記第2の屈折率分布型レンズの他端に接続された1本の光ファイバに出射する集光部と、
を備え、
前記複数の平行光生成部の少なくとも1つの平行光生成部に備わる前記第1の屈折率分布型レンズの光軸と前記第2の屈折率分布型レンズの光軸とが角度を有する、
光結合器。
a plurality of parallel light generators that convert light from the plurality of optical fibers into parallel light using a first gradient index lens;
The plurality of parallel light generators are connected to one end of the second gradient index lens, and the plurality of lights emitted from the plurality of parallel light generators are directed to the other end of the second gradient index lens. a condensing part that emits light to one connected optical fiber;
with
An optical axis of the first gradient index lens and an optical axis of the second gradient index lens provided in at least one of the plurality of parallel light generators have an angle,
optical coupler.
前記平行光生成部に備わる前記第1の屈折率分布型レンズは、略1/4ピッチのレンズ長、又は略1/4ピッチに1/2ピッチの整数倍を加えたレンズ長を有し、
前記複数の光ファイバは、それぞれ、前記複数の平行光生成部に備わる前記第1の屈折率分布型レンズの光軸に接続されている、
請求項1に記載の光結合器。
The first graded refractive index lens provided in the parallel light generation unit has a lens length of approximately 1/4 pitch, or a lens length obtained by adding an integral multiple of 1/2 pitch to approximately 1/4 pitch,
The plurality of optical fibers are each connected to an optical axis of the first gradient index lens provided in the plurality of parallel light generation units,
The optical coupler according to claim 1.
前記複数の平行光生成部は、前記集光部に備わる前記第2の屈折率分布型レンズの光軸に対して点対称な位置からずれた位置に配置されている、
請求項に記載の光結合器。
The plurality of parallel light generation units are arranged at positions shifted from point-symmetrical positions with respect to the optical axis of the second gradient index lens provided in the light collecting unit,
The optical coupler according to claim 1 .
前記1本の光ファイバは、1つのコアを備えるダブルクラッドファイバであり、
前記角度は、前記集光部に備わる前記第2の屈折率分布型レンズの前記一端から入射される励起光を、前記ダブルクラッドファイバに備わるインナークラッドに入射させる角度である、
請求項1に記載の光結合器。
The one optical fiber is a double-clad fiber with one core,
The angle is an angle at which the excitation light incident from the one end of the second gradient index lens provided in the light collecting section is incident on the inner clad provided in the double clad fiber.
The optical coupler according to claim 1.
前記1本の光ファイバは、複数のコアを備えるマルチコアファイバであり、
前記角度は、前記平行光生成部から出射された光ごとに、前記マルチコアファイバに備わる異なるコアに出射する角度である、
請求項に記載の光結合器。
the one optical fiber is a multi-core fiber having a plurality of cores,
The angle is an angle at which each light emitted from the parallel light generator is emitted to a different core provided in the multi-core fiber,
The optical coupler according to claim 1 .
前記複数の平行光生成部の周方向が共通のキャピラリで覆われている、
請求項に記載の光結合器。
The plurality of parallel light generators are covered with a common capillary in the circumferential direction,
The optical coupler according to claim 1 .
前記複数の光ファイバ側に配置されている前記キャピラリの一端の外径が、前記集光部側に配置されている前記キャピラリの他端の外径よりも大きい、
請求項に記載の光結合器。
The outer diameter of one end of the capillary arranged on the side of the plurality of optical fibers is larger than the outer diameter of the other end of the capillary arranged on the side of the light collecting section,
7. An optical coupler according to claim 6 .
前記集光部に備わる前記第2の屈折率分布型レンズは、略1/4ピッチのレンズ長、又は略1/4ピッチに1/2ピッチの整数倍を加えたレンズ長を有し、
前記複数の平行光生成部は、前記集光部に備わる屈折率分布型レンズの光軸から予め定められた距離の位置に接続されている、
請求項に記載の光結合器。
The second gradient index lens provided in the light condensing section has a lens length of approximately 1/4 pitch, or a lens length obtained by adding an integral multiple of 1/2 pitch to approximately 1/4 pitch,
The plurality of parallel light generation units are connected to positions at a predetermined distance from an optical axis of a gradient index lens provided in the light collecting unit.
The optical coupler according to claim 1 .
前記集光部に備わる前記第2の屈折率分布型レンズは、1/4ピッチを除く1/4ピッチ付近のレンズ長、或いは1/4ピッチを除く1/4ピッチ付近に1/2ピッチの整数倍を加えたレンズ長を有し、
前記複数の平行光生成部は、前記集光部に備わる前記第2の屈折率分布型レンズの光軸から予め定められた距離の位置に接続されている、
請求項に記載の光結合器。
The second gradient index lens provided in the light condensing section has a lens length near 1/4 pitch excluding 1/4 pitch, or a lens length near 1/4 pitch excluding 1/4 pitch and 1/2 pitch. has a lens length that is an integer multiple,
The plurality of parallel light generation units are connected to positions at a predetermined distance from the optical axis of the second gradient index lens provided in the light collecting unit,
The optical coupler according to claim 1 .
前記1本の光ファイバは、ダブルクラッドファイバであり、
前記集光部に備わる前記第2の屈折率分布型レンズは、前記集光部に備わる前記第2の屈折率分布型レンズの前記一端から入射される励起光を、前記ダブルクラッドファイバに備わるインナークラッドに入射させるレンズ長を有する、
請求項に記載の光結合器。
The one optical fiber is a double clad fiber,
The second gradient index lens provided in the condensing section converts excitation light incident from the one end of the second gradient index lens provided in the condensing section into an inner portion provided in the double clad fiber. Having a lens length that makes it incident on the cladding,
The optical coupler according to claim 1 .
前記1本の光ファイバは、複数のコアを備えるマルチコアファイバであり、
前記集光部に備わる前記第2の屈折率分布型レンズは、前記平行光生成部から出射された光ごとに、前記マルチコアファイバに備わる異なるコアに出射するレンズ長を有する、
請求項に記載の光結合器。
the one optical fiber is a multi-core fiber having a plurality of cores,
The second gradient index lens provided in the light condensing section has a lens length for emitting each light emitted from the parallel light generation section to different cores provided in the multi-core fiber,
The optical coupler according to claim 1 .
前記複数の平行光生成部のうちの少なくとも1つは、前記複数の平行光生成部のうちの他の平行光生成部に備わる前記第1の屈折率分布型レンズとレンズ径が異なる、
請求項に記載の光結合器。
At least one of the plurality of parallel light generation units has a lens diameter different from that of the first gradient index lens provided in another parallel light generation unit of the plurality of parallel light generation units.
The optical coupler according to claim 1 .
前記複数の光ファイバの周方向が共通のキャピラリで覆われている、
請求項に記載の光結合器。
The circumferential direction of the plurality of optical fibers is covered with a common capillary,
The optical coupler according to claim 1 .
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