WO2015019692A1 - 光コンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置、並びに、光コンバイナの製造方法 - Google Patents

光コンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置、並びに、光コンバイナの製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an optical combiner, a laser device using the optical combiner, and a method for manufacturing the optical combiner.
  • Patent Document 1 As an optical combiner that couples light emitted from a plurality of laser light sources into one optical fiber, for example, the following Patent Document 1 has been proposed.
  • the central signal fiber 5 and a plurality of excitation fibers 4 arranged around the center signal fiber 5 are integrated, and the tip side is reduced in diameter.
  • the concentric outer periphery of the core of the signal fiber 5 of the signal fiber 5 has a larger outer diameter than that of the core 6, and has a higher refractive index than the cladding 8 and a lower refractive index than the core 6.
  • a waveguide portion 7 is provided.
  • the radiated light confining waveguide section 7 confines the return light leaking from the core of the cladding pump fiber 3 at the connection portion with the cladding pump fiber 3 connected to the end portion on the reduced diameter side. This prevents damage to the excitation light source.
  • the cladding has an outer diameter of a certain level or more in order to make the structure excellent in mechanical characteristics.
  • the outer diameter of the end face on the reduced diameter side of the multi-port coupler tends to be small because it is required to output a laser beam having a high beam density.
  • an object of the present invention is to provide an optical combiner that can improve reliability, a laser device using the same, and a method of manufacturing the optical combiner.
  • an optical combiner of the present invention is provided between a plurality of input optical fibers, an output optical fiber, the plurality of input optical fibers, and the output optical fiber, and optically coupled to each other.
  • a plurality of bridge fibers to be coupled, each of the plurality of bridge fibers has a core and a clad surrounding the outer peripheral surface of the core, and has a tapered portion whose outer diameter decreases toward the output end, The ratio of the outer diameter of the core to the outer diameter of the cladding in each of the plurality of bridge fibers is smaller as the bridge fiber is located farther from the input optical fiber.
  • the optical combiner of the present invention includes a plurality of input optical fibers, an output optical fiber, a plurality of input optical fibers, and a plurality of optical fibers that are optically coupled to each other.
  • Each of the plurality of bridge fibers has a tapered portion whose outer diameter is reduced toward the output end, and the plurality of input optical fibers among the plurality of bridge fibers are coupled.
  • the entire bridge fiber propagates light, and one or two or more bridge fibers other than the bridge fiber have a core and a clad surrounding the outer peripheral surface of the core.
  • a plurality of input optical fibers are coupled as compared with the case where one bridge fiber having the same ratio of the core outer diameter to the cladding outer diameter is used instead of the plurality of bridge fibers.
  • the difference in diameter between the input end face of the bridge fiber and the output end face of the bridge fiber to which the output optical fiber is coupled can be reduced. For this reason, the distortion of the taper part of a bridge fiber can be reduced.
  • the output end face of the bridge fiber coupled with the output optical fiber is used.
  • the ratio of the outer diameter of the core to the outer diameter of the cladding can be reduced. For this reason, the bridge fiber and the output optical fiber can be more firmly coupled.
  • the reliability of the optical combiner is improved.
  • the number of bridge fibers other than the bridge fiber to which the plurality of input optical fibers are coupled is two or more, and the ratio of the outer diameter of the core to the outer diameter of the cladding in each of the two or more bridge fibers is an input. It is preferable that the smaller the bridge fiber located from the optical fiber for use, the smaller.
  • the outside of the cladding at the output end face of the bridge fiber coupled to the output optical fiber is reduced.
  • the ratio of the outer diameter of the core to the diameter can be further reduced. For this reason, the coupling between the bridge fiber and the output optical fiber can be further enhanced.
  • the difference in refractive index between the core and the clad is larger as the bridge fiber is located farther from the input optical fiber.
  • the core outer diameter of the output end face of the bridge fiber positioned on the input optical fiber side is the core outer diameter of the input end face of the bridge fiber positioned on the output optical fiber side. Is preferably smaller.
  • a laser apparatus includes any one of the optical combiners described above and a laser light source that irradiates the input optical fiber with laser light.
  • the optical combiner that can improve the reliability is provided. For this reason, it is realized to improve the reliability of the laser device.
  • the method for manufacturing an optical combiner includes a first fusing step of fusing an output end face of a plurality of input optical fibers and an input end face of a first bridge fiber, and an input end face of the output optical fiber. And a second fusion step of fusing the output end face of the second bridge fiber and a coupling step of optically coupling the first bridge fiber and the second bridge fiber,
  • Each of the first bridge fiber and the second bridge fiber has a core and a clad surrounding the outer peripheral surface of the core.
  • the method for manufacturing an optical combiner includes a first fusing step of fusing an output end face of a plurality of input optical fibers and an input end face of a first bridge fiber, and an input end face of the output optical fiber. And a second fusion step of fusing the output end face of the second bridge fiber and a coupling step of optically coupling the first bridge fiber and the second bridge fiber,
  • Each of the first bridge fiber and the second bridge fiber has a tapered portion whose outer diameter decreases toward the output end, and the first bridge fiber propagates light entirely.
  • the second bridge fiber has a core and a clad surrounding the outer peripheral surface of the core.
  • the first bridge fiber is fused to the plurality of input optical fibers, and the second bridge fiber is fused to the output optical fiber, and then the first bridge fiber is fused.
  • the second bridge fiber are optically coupled. Therefore, it is possible to adjust the optical axes of the bridge fibers with the input optical fiber or the output optical fiber fused to the bridge fiber without touching the first bridge fiber and the second bridge fiber. it can. Therefore, it is possible to prevent the bridge fiber from being scratched or soiled.
  • the tapered portion can be obtained without a special jig. Even if it has over the whole length direction of bridge fiber, it becomes possible to make it difficult to produce the angle break in the connection part of bridge fiber.
  • an optical combiner manufacturing method that can improve the reliability of the optical combiner is realized.
  • first bridge fiber and the second bridge fiber can be directly coupled.
  • first bridge fiber and the second bridge fiber may be coupled via one or more other bridge fibers having the core and the cladding. it can.
  • an optical combiner capable of improving reliability, a laser device using the same, and a method of manufacturing the optical combiner.
  • FIG. 1 is a figure which shows the laser apparatus 1 in 1st Embodiment.
  • the laser device 1 in this embodiment includes a plurality of laser light sources 2 and an optical combiner 3 as main components.
  • the laser light source 2 emits laser light and is, for example, a laser diode or a Fabry-Perot type or fiber ring type fiber laser.
  • the optical combiner 3 includes a plurality of input optical fibers 10, an output optical fiber 20, a first bridge fiber (hereinafter referred to as a first bridge fiber) 40, and a second bridge fiber (hereinafter referred to as a second bridge fiber). 50 as main components.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional state of the optical combiner 3 in the first embodiment.
  • the input optical fiber 10 is an optical fiber for inputting laser light emitted from the laser light source 2 to the first bridge fiber 40, and has the same number as the number of laser light sources.
  • Each input optical fiber 10 includes a core 11, a clad 12 that surrounds the outer peripheral surface of the core 11, and a coating layer 13 that covers the clad 12.
  • the refractive index of the core 11 is made higher than the refractive index of the cladding 12.
  • the core 11 is made of pure quartz
  • the cladding 12 is made of quartz to which a dopant such as fluorine that lowers the refractive index is added.
  • the output optical fiber 20 is an optical fiber for outputting laser light emitted from the second bridge fiber 50 to the subsequent stage.
  • the output optical fiber 20 includes a core 21, a cladding 22 that surrounds the outer peripheral surface of the core 21, and the cladding 22. And a coating layer 23 to be coated.
  • the refractive index of the core 21 is made higher than the refractive index of the cladding 22.
  • the core 21 is made of pure quartz
  • the cladding 22 is made of quartz to which a dopant such as fluorine that lowers the refractive index is added.
  • the first bridge fiber 40 and the second bridge fiber 50 are provided between the plurality of input optical fibers 10 and the output optical fiber 20 and are optically coupled to each other.
  • the first bridge fiber 40 in the front stage located on the input optical fiber 10 side is optically coupled to each input optical fiber 10
  • the second bridge fiber 50 in the rear stage located on the output optical fiber 20 side is , And optically coupled to the output optical fiber 20.
  • the first bridge fiber 40 does not have a core-clad structure, and the entire bridge fiber 40 is a part through which light propagates.
  • the refractive index of the first bridge fiber 40 is not particularly limited, but is the same as the refractive index of the core 11 in the input optical fiber 10 from the viewpoint of reducing reflection of light incident from the input optical fiber 10. It is preferable that For example, the first bridge fiber 40 is made of pure quartz.
  • the first bridge fiber 40 has a tapered portion 40A whose outer diameter is reduced toward the output end.
  • a portion extending from the midway position between the input end and the output end to the output end is a tapered portion 40A, and a portion extending from the input end to the midway position is the length of the bridge fiber 40.
  • the constant diameter portion 40B has a constant outer diameter along the direction.
  • the tapered portion 40A and the constant diameter portion 40B are integrally formed, and the outer diameter of the large-diameter side end surface of the tapered portion 40A and the outer diameter of the constant diameter portion 40B are the same. That is, the outer diameter of the input end face of the bridge fiber 40 coincides with the outer diameter of the end face on the large diameter side of the tapered portion 40 ⁇ / b> A, and is the largest in the bridge fiber 40.
  • the output end face of the bridge fiber 40 is the end face on the small diameter side of the tapered portion 40 ⁇ / b> A, and the outer diameter of the output end face is the smallest in the bridge fiber 40.
  • the input end face in the first bridge fiber 40 is fused to the core 11 and the clad 12 on the output end face of each input optical fiber 10.
  • the second bridge fiber 50 includes a core 51 and a clad 52 that covers the core 51.
  • the core 51 which is the core layer of the second bridge fiber 50, is a portion that propagates light.
  • the refractive index of the core 51 is set higher than that of the clad 52.
  • the core 51 is made of pure quartz
  • the cladding 52 is made of quartz to which a dopant such as fluorine that lowers the refractive index is added.
  • the refractive index of the core 51 is preferably approximately the same as the refractive index of the first bridge fiber 40 from the viewpoint of suppressing reflection of light incident from the first bridge fiber 40.
  • the core 51 is made of pure quartz.
  • the second bridge fiber 50 has a tapered portion 50A whose outer diameter is reduced toward the output end.
  • a portion extending from the midway position between the input end and the output end to the output end is a tapered portion 50A, and extends from the input end to the midway position.
  • the portion is a constant diameter portion 50B.
  • the outer diameter of the input end face of the second bridge fiber 50 coincides with the outer diameter (cladding outer diameter) of the large-diameter end face of the tapered portion 50 ⁇ / b> A, and the core outer diameter at the input end face is the output of the first bridge fiber 40. It is made larger than the outer diameter of the end surface (the end surface on the small diameter side of the tapered portion 40A).
  • the output end face of the second bridge fiber 50 is the end face on the small diameter side of the tapered portion 50A, and the core outer diameter at the output end face is made smaller than the core outer diameter at the input end face of the output optical fiber 20.
  • the coating layer 13 at one end portion fused to the first bridge fiber 40 is peeled off, and the coating layer at one end portion fused to the second bridge fiber 50 in the output optical fiber 20. 23 is peeled off.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing the optical combiner 3.
  • FIG. 4 is a diagram showing the state of the fusion process in the method for manufacturing the optical combiner 3.
  • the manufacturing method of the optical combiner 3 includes a preparation process P1, a first fusion process P2, a second fusion process P3, and a joining process P4 as main processes.
  • Preparation step P1 is a step of preparing a plurality of input optical fibers 10, output optical fibers 20, first bridge fibers 40, and second bridge fibers 50 that are components of the optical combiner 3.
  • the first bridge fiber 40 can be obtained, for example, by heating a rod-shaped glass body and stretching one end of the glass body.
  • the second bridge fiber 50 can be obtained, for example, by heating a rod-shaped optical fiber surrounding the core and the outer peripheral surface of the core and stretching one end of the optical fiber.
  • the first fusing step P2 is a step of fusing the output end faces of the plurality of input optical fibers 10 and the input end faces of the first bridge fiber 40 as shown in FIG.
  • the distance between the cores of the input optical fibers 10 adjacent to each other on the input end face of the first bridge fiber 40 is approximately the same as that of the output end face of the input optical fiber 10 and the first end. It is preferable to fuse the input end face of the one-bridge fiber 40.
  • the second fusing step P3 is a step of fusing the input end face of the output optical fiber 20 and the output end face of the second bridge fiber 50 as shown in FIG.
  • the output end face and the input end face are fused while the core 21 at the output end face of the second bridge fiber 50 is included in the core 21 at the input end face of the output optical fiber 20. . 4B, it is preferable that the optical axes of the core 51 of the second bridge fiber 50 and the core 21 of the output optical fiber 20 coincide with each other.
  • the second fusion process P3 is performed after the first fusion process P2 is first performed.
  • the first fusion process P2 is performed after the second fusion process P3 is performed first. May be done.
  • the coupling step P4 is a step of optically coupling the first bridge fiber 40 that has undergone the first fusion step P2 and the second bridge fiber 50 that has undergone the second fusion step P3.
  • the first bridge fiber 40 and the second bridge fiber 50 are directly fused. That is, the output end face and the input end face are fused together in a state where the input end face of the second bridge fiber 50 includes the output end face of the first bridge fiber 40 (the small diameter side end face of the tapered portion 40A).
  • the optical axis of the first bridge fiber 40 indicated by the one-dot chain line in FIG. 4A coincides with the optical axis of the core 51 of the second bridge fiber 50 indicated by the one-dot chain line in FIG. Preferably it is.
  • the first bridge fiber 40 is fused to the plurality of input optical fibers 10
  • the second bridge fiber 50 is fused to the output optical fiber 20.
  • the first bridge fiber 40 and the second bridge fiber 50 are fused.
  • the optical axis of the bridge fibers is adjusted by holding the input optical fiber 10 or the output optical fiber 20 fused to the bridge fiber. be able to.
  • the optical combiner 3 that can improve the reliability while preventing the first bridge fiber 40 and the second bridge fiber 50 from being scratched or soiled. Furthermore, when connecting the bridge fibers, it is not necessary to adjust the optical axis of the bridge fibers by holding the taper portion 40A of the first bridge fiber or the taper portion 50A of the second bridge fiber 50. Therefore, compared with the case where the first bridge fiber 40 and the second bridge fiber 50 are sequentially fused to the input optical fiber 10 or the output optical fiber 20, there is no need for a special jig. In addition, it is possible to make it difficult to cause an angle break at the connection portion between the bridge fibers.
  • the taper portion 40A has the entire length of the first bridge fiber 40 and the taper portion 50A has the entire length of the second bridge fiber 50, the taper portions 40A and 50A. It becomes difficult to adjust the optical axis. Therefore, in such a case, it is possible to adjust the optical axes of the bridge fibers with the input optical fiber 10 or the output optical fiber 20 from the viewpoint of making it difficult to cause an angle break at the connection portion between the bridge fibers. Especially useful.
  • the optical combiner 3 as shown in FIG. 2 is manufactured by the above manufacturing method.
  • the first bridge fiber 40 and the second bridge fiber 50 that are optically coupled to each other are provided between the plurality of input optical fibers 10 and the output optical fiber 20.
  • the ratio of the outer diameter of the core 41 to the outer diameter of the cladding 42 in the first bridge fiber 40 is larger than the ratio of the outer diameter of the core 51 to the outer diameter of the cladding 52 in the second bridge fiber 50. That is, the ratio of the outer diameter of the core to the outer diameter of the cladding is smaller as the bridge fiber is located farther from the input optical fiber 10. Note that the ratio of the outer diameter of the core to the outer diameter of the clad is A / B, where A is the outer diameter of the core and B is the outer diameter of the cladding.
  • the plurality of input optical fibers 10 are more than one.
  • the diameter difference between the input end face of the first bridge fiber 40 to be coupled and the output end face of the second bridge fiber 50 to which the output optical fiber 20 is coupled can be reduced. For this reason, the distortion of the taper portion 40A of the first bridge fiber 40 and the taper portion 50A of the second bridge fiber 50 can be reduced.
  • the output optical fiber 20 is coupled.
  • the ratio of the outer diameter of the core 51 to the outer diameter of the clad 52 at the output end face of the second bridge fiber 50 can be reduced. For this reason, the 2nd bridge
  • the plurality of input optical fibers 10 are provided.
  • the ratio of the outer diameter of the core 41 to the outer diameter of the cladding 42 in the first bridge fiber 40 to be connected can be increased. For this reason, leakage of light incident on the first bridge fiber 40 from the input optical fiber 10 can be suppressed.
  • the optical combiner 3 and the optical combiner manufacturing method that can improve the reliability are realized. Moreover, the reliability of the laser apparatus 1 provided with such an optical combiner 3 can also be improved.
  • FIG. 5 is a diagram showing an optical combiner in the second embodiment. As shown in FIG. 5, the optical combiner of this embodiment is different from the first embodiment in that each of the two-stage bridge fibers has a core-clad structure.
  • the optical combiner of the present embodiment includes a first bridge fiber 60 having a core 61 and a clad 62 surrounding the outer peripheral surface of the core 61 instead of the first bridge fiber 40 in the first embodiment.
  • the refractive index of the core 61 is made higher than the refractive index of the clad 62.
  • the refractive index difference between the core 61 and the clad 62 is made smaller than the refractive index difference between the core 51 and the clad 52 in the second bridge fiber 50.
  • the first bridge fiber 60 has a tapered portion 60A whose outer diameter decreases toward the output end, and the length direction of the first bridge fiber 60, like the first bridge fiber 40 in the first embodiment. And a constant diameter portion 60B having a constant outer diameter.
  • the outer diameter of the input end face of the first bridge fiber 60 coincides with the outer diameter (clad outer diameter) of the end face on the large diameter side of the tapered portion 60 ⁇ / b> A, and the core 61 at the input end face is the core at the output end face of each input optical fiber 10. 11 and clad 12.
  • the outer diameter of the output end face of the first bridge fiber 60 is the smaller diameter end face of the tapered portion 60 ⁇ / b> A
  • the core outer diameter of the core 61 at the output end face is the core outer diameter of the core 51 at the input end face of the second bridge fiber 50. Is made smaller. Then, in a state where the core 51 of the output end face of the first bridge fiber 60 is included in the core 51 of the input end face of the second bridge fiber 50, the input end face and the output end face are fused.
  • the ratio of the outer diameter of the core 61 to the outer diameter of the cladding 62 in the first bridge fiber 60 is higher than the ratio of the outer diameter of the core 51 to the outer diameter of the cladding 52 in the second bridge fiber 50. Increased.
  • the optical combiner in the second embodiment is manufactured through the preparation process P1, the first fusion process P2, the second fusion process P3, and the bonding process P4 described above in the first embodiment.
  • a plurality of input optical fibers 10, an output optical fiber 20, a first bridge fiber 60, and a second bridge fiber 50 are prepared.
  • the 1st bridge fiber 60 can be obtained by heating the rod-shaped optical fiber surrounding the outer peripheral surface of a core and a core like the 2nd bridge fiber 50, for example, and extending
  • the output end faces of the plurality of input optical fibers 10 and the input end faces of the first bridge fibers 60 are fused in the same manner as described above in the first embodiment.
  • the input end face of the output optical fiber 20 and the output end face of the second bridge fiber 50 are fused in the same manner as in the case described above in the first embodiment.
  • the first bridge fiber 60 that has undergone the first fusion process P2 and the second bridge fiber 50 that has undergone the second fusion process P3 are optically coupled.
  • the first bridge fiber 60 and the second bridge fiber 50 are welded together as in the case of the first embodiment.
  • the output end face and the input end face are fused together in a state where the input end face of the second bridge fiber 50 includes the output end face of the first bridge fiber 40 (the end face on the small diameter side of the tapered portion 40A).
  • the optical axes of the first bridge fiber 60 and the second bridge fiber 50 preferably coincide with each other.
  • the first bridge fiber 60 is fused to the plurality of input optical fibers 10 and the second bridge fiber 50 is fused to the output optical fiber 20.
  • the first bridge fiber 60 and the second bridge fiber 50 are fused.
  • first bridge fiber 60 and the second bridge fiber 50 it is possible to prevent the first bridge fiber 60 and the second bridge fiber 50 from being scratched or soiled. Further, compared to the case where the first bridge fiber 60 and the second bridge fiber 50 are sequentially fused to the input optical fiber 10 or the output optical fiber 20, even without a special jig, It becomes possible to make it hard to produce the angle bending in the connection part of bridge fiber.
  • the optical combiner as shown in FIG. 5 is manufactured by the above manufacturing method.
  • the first bridge fiber 60 and the second bridge fiber 50 that are optically coupled to each other are provided between the plurality of input optical fibers 10 and the output optical fiber 20.
  • the refractive index difference between the core 61 and the clad 62 in the first bridge fiber 60 located on the input optical fiber side is the same as that of the core 51 in the second bridge fiber 50 located on the output optical fiber side.
  • the difference in refractive index from the cladding 52 is made smaller. In other words, the difference in refractive index is increased as the bridge fiber is located farther from the input optical fiber 10.
  • the number of modes of light propagating through the second bridge fiber 50 can be made larger than the number of modes of light propagating through the first bridge fiber 60. Therefore, the leakage of light from the connecting portion between the adjacent first bridge fiber 60 and the second bridge fiber 50 can be further suppressed.
  • the core outer diameter of the output end face of the first bridge fiber 60 located on the input optical fiber side is larger than the core outer diameter of the input end face of the second bridge fiber 50 located on the output optical fiber side. Is also made smaller. For this reason, the leakage of light from the connection portion between the first bridge fiber 60 and the second bridge fiber 50 can be further suppressed.
  • the bridge fiber including the tapered portion and the constant diameter portion is applied, but a bridge fiber in which the constant diameter portion is omitted may be applied. .
  • the first bridge fiber 40 positioned closest to the input optical fiber is configured to propagate light as a whole (having no core-clad structure).
  • a bridge fiber other than the first bridge fiber 40 is a second bridge fiber 50 having a core 51 and a clad 52.
  • two or more second bridge fibers 50 as bridge fibers other than the first bridge fiber 40 may be provided between the first bridge fiber 40 and the output optical fiber 20.
  • the core-cladding ratio of these second bridge fibers 50 is the same as in the first embodiment. It is preferable to make it.
  • the ratio of the outer diameter of the core 51 to the outer diameter of the cladding 52 in each of the two or more second bridge fibers 50 is preferably smaller as the bridge fiber is located farther from the input optical fiber 10.
  • the ratio can be further reduced. For this reason, the coupling between the second bridge fiber 50 and the output optical fiber 20 can be further enhanced.
  • the refractive index difference between the core 51 and the clad 52 in the two or more second bridge fibers 50 is preferably larger as the bridge fiber is located farther from the input optical fiber 10.
  • the number of modes of light propagating through the second bridge fiber 50 can be increased as the second bridge fiber 50 is located farther from the input optical fiber 10. Therefore, the leakage of light from the connection portion between the adjacent second bridge fibers 50 can be further suppressed.
  • the core outer diameter of the output end face of the second bridge fiber 50 located on the input optical fiber side is located on the output optical fiber side. It is preferable that the outer diameter of the core of the input end face of the second bridge fiber 50 is smaller. In this way, it is possible to further suppress the leakage of light from the connecting portion of the adjacent second bridge fibers 50.
  • the coupling process P4 is changed. That is, the first bridge fiber 40 that has undergone the first fusion process P2 and the second bridge fiber 50 that has undergone the second fusion process P3 are not directly coupled, but one or more other bridge fibers 50. Is coupled through.
  • the first bridge fiber 60 having the core 61 and the clad 62 and the second bridge fiber 50 having the core 51 and the clad 52 are provided between the input optical fiber 10 and the output optical fiber 20.
  • two bridge fibers were provided.
  • three or more bridge fibers may be provided as long as the ratio of the outer diameter of the core to the outer diameter of the cladding in each bridge fiber is smaller as the bridge fiber is located farther from the input optical fiber 10.
  • the difference in refractive index between the core and the clad in the bridge fiber is as described above. It is preferable that the bridge fiber located farther away from the fiber 10 is larger.
  • the output of the bridge fiber positioned on the input optical fiber side is used.
  • the core outer diameter of the end face is preferably smaller than the core outer diameter of the input end face of the bridge fiber located on the output optical fiber side.
  • the laser light source 2 is not particularly shown as a constituent element.
  • various constituent elements can be used as long as they emit laser light.
  • the laser device 1 including the plurality of laser light sources 2 and the optical combiner 3 is applied.
  • a resonant fiber laser device or an MO-PA Master Oscillator Power Amplifier
  • a type of fiber laser device may be applied, and other laser devices may be applied.
  • the constituent elements of the laser device 1 and the optical combiner 3 are appropriately combined, omitted, modified, and added with a well-known technique within the scope not departing from the object of the present application, in addition to the contents shown in the embodiment or the modification. And so on.
  • the present invention has applicability in various fields using a laser device, such as a processing field or a medical field, or an optical fiber combiner.

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Abstract

　光コンバイナ３は、複数の入力用光ファイバ１０と、出力用光ファイバ２０と、当該複数の入力用光ファイバ１０及び出力用光ファイバ２０の間に設けられ、互いに光学的に結合される複数のブリッジファイバ６０，５０とを備える。複数のブリッジファイバ６０，５０はテーパ部６０Ａ，５０Ａを有し、これらブリッジファイバ６０，５０それぞれにおけるクラッド６２，５２の外径に対するコア６１，５１の外径の比は、入力用光ファイバ１０から離れて位置するブリッジファイバほど小さい。

Description

光コンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置、並びに、光コンバイナの製造方法
　本発明は光コンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置、並びに、光コンバイナの製造方法に関するものである。
　従来、複数のレーザ光源から出射される光を１本の光ファイバに結合させる光コンバイナとして、例えば下記特許文献１が提案されている。
　この特許文献１のマルチポートカプラでは、中心の信号用ファイバ５とその周囲に配された複数本の励起用ファイバ４とが一体化され且つ先端側が縮径されている。そして、中心に位置する信号用ファイバ５のコア６周辺に同心円状に該コア６よりも大きな外径を有し、クラッド８よりも屈折率が高くコア６よりも屈折率が小さい放射光閉じ込め導波路部７が設けられている。
　この放射光閉じ込め導波路部７は、縮径側の端部に接続されるクラッドポンプファイバ３との接続部分において、そのクラッドポンプファイバ３のコアから漏れる戻り光を閉じ込めることで、当該戻り光に起因する励起光源の破損を抑制している。
特許５０８９９５０号
　ところで、上記励起用ファイバ４及び信号用ファイバ５を束ねるマルチポートカプラの出力端に接続される光ファイバにおいては、一般的に、機械特性に優れた構造とするためクラッドを一定以上の外径とした上で、シングルモードの条件を充足させるためにコアの外径を小さくする必要がある。したがって、マルチポートカプラにおける非縮径側端面の外径が大きくなる傾向にある。
　一方、マルチポートカプラの縮径側端面の外径においては、ビーム密度の高いレーザ光を出力することが要求されるため小さくなる傾向にある。
　このように、上記特許文献１のマルチポートカプラでは非縮径側と縮径側の径差が大きくなる傾向にあり、当該径差が大きくなるほどマルチポートカプラの縮径部が歪み易くなる等の問題が生じる傾向が高くなり、信頼性が懸念される。
　そこで、本発明は、信頼性を向上し得る光コンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置、並びに、光コンバイナの製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため本発明の光コンバイナは、複数の入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、前記複数の入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの間に設けられ、互いに光学的に結合される複数のブリッジファイバとを備え、前記複数のブリッジファイバは、それぞれ、コア及び前記コアの外周面を囲うクラッドを有するとともに、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部を有し、前記複数のブリッジファイバそれぞれにおける前記クラッドの外径に対する前記コアの外径の比は、入力用光ファイバから離れて位置するブリッジファイバほど小さいことを特徴とする。
　また、本発明の光コンバイナは、複数の入力用光ファイバと、出力用光ファイバと、前記複数の入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの間に設けられ、互いに光学的に結合される複数のブリッジファイバとを備え、前記複数のブリッジファイバは、それぞれ、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部を有し、前記複数のブリッジファイバのうち前記複数の入力用光ファイバが結合されるブリッジファイバは、その全体が光を伝搬するものとされ、当該ブリッジファイバ以外の１又は２以上のブリッジファイバは、コア及び前記コアの外周面を囲うクラッドを有することを特徴とする。
　このような光コンバイナでは、クラッドの外径に対するコアの外径の比が同じ状態の１つのブリッジファイバを上記複数のブリッジファイバに代えて用いる場合に比べて、複数の入力用光ファイバが結合されるブリッジファイバの入力端面と、出力用光ファイバが結合されるブリッジファイバの出力端面との径差を低減することができる。このため、ブリッジファイバのテーパ部の歪みを低減することができる。
　また、クラッドの外径に対するコアの外径の比が同じ状態の１つのブリッジファイバを上記複数のブリッジファイバに代えて用いる場合に比べて、出力用光ファイバと結合されるブリッジファイバの出力端面でのクラッドの外径に対するコアの外径の比を小さくすることができる。このため、ブリッジファイバと出力用光ファイバとをより強固に結合することができる。
　こうして、光コンバイナの信頼性を向上することが実現される。
　また、前記複数の入力用光ファイバが結合されるブリッジファイバ以外のブリッジファイバは、２以上であり、前記２以上のブリッジファイバそれぞれにおける前記クラッドの外径に対する前記コアの外径の比は、入力用光ファイバから離れて位置するブリッジファイバほど小さいことが好ましい。
　このようにした場合、複数の入力用光ファイバが結合されるブリッジファイバ以外のブリッジファイバが１つである場合に比べて、出力用光ファイバと結合されるブリッジファイバの出力端面でのクラッドの外径に対するコアの外径の比を、より一段と小さくできる。このため、ブリッジファイバと出力用光ファイバとの結合をより一段と強化することができる。
　また、前記コアと前記クラッドとの屈折率差は前記入力用光ファイバから離れて位置するブリッジファイバほど大きいことが好ましい。
　このようにした場合、ブリッジファイバを伝搬する光のモード数を、入力用光ファイバ側から離れるほど大きくすることができるため、隣接するブリッジファイバの接続部分からの光の漏れをより一段と抑制することができる。
　また、前記複数のブリッジファイバにおいて隣接するブリッジファイバでは、入力用光ファイバ側に位置するブリッジファイバの出力端面のコア外径が、出力用光ファイバ側に位置するブリッジファイバの入力端面のコア外径よりも小さいことが好ましい。
　このようにした場合、隣接するブリッジファイバの接続部分からの光の漏れをより一段と抑制することができる。
　また、本発明のレーザ装置は、上記いずれかに記載の光コンバイナと、前記入力用光ファイバにレーザ光を照射するレーザ光源とを備えることを特徴とする。
　このようなレーザ装置によれば、上述したように信頼性を向上し得る光コンバイナが備えられている。このため、レーザ装置の信頼性を向上することが実現される。
　また、本発明の光コンバイナの製造方法は、複数の入力用光ファイバの出力端面と第１のブリッジファイバの入力端面とを融着する第１の融着工程と、出力用光ファイバの入力端面と第２のブリッジファイバの出力端面とを融着する第２の融着工程と、前記第１のブリッジファイバと前記第２のブリッジファイバとを光学的に結合する結合工程とを備え、前記第１のブリッジファイバ及び前記第２のブリッジファイバは、それぞれ、コア及び前記コアの外周面を囲うクラッドを有することを特徴とする。
　また、本発明の光コンバイナの製造方法は、複数の入力用光ファイバの出力端面と第１のブリッジファイバの入力端面とを融着する第１の融着工程と、出力用光ファイバの入力端面と第２のブリッジファイバの出力端面とを融着する第２の融着工程と、前記第１のブリッジファイバと前記第２のブリッジファイバとを光学的に結合する結合工程とを備え、前記第１のブリッジファイバ及び前記第２のブリッジファイバは、それぞれ、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部を有し、前記第１のブリッジファイバは、その全体が光を伝搬するものとされ、前記第２のブリッジファイバは、コア及び前記コアの外周面を囲うクラッドを有することを特徴とする。
　このような光コンバイナの製造方法では、複数の入力用光ファイバに第１のブリッジファイバが融着され、出力用光ファイバに第２のブリッジファイバが融着された後、当該第１のブリッジファイバと第２のブリッジファイバとが光学的に結合される。このため、第１のブリッジファイバ及び第２のブリッジファイバに触れることなく、当該ブリッジファイバに融着される入力用光ファイバ又は出力用光ファイバを持ってブリッジファイバ同士の光軸を調整することができる。
　したがって、ブリッジファイバに傷や汚れがつくことを防止することができる。また、入力用光ファイバ又は出力用光ファイバに対して、第１のブリッジファイバと第２のブリッジファイバとを順次融着していく場合に比べると、特別な治具がなくても、テーパ部がブリッジファイバの長さ方向全体にわたって有していたとしても、ブリッジファイバ同士の接続部における角度折れを生じ難することが可能となる。
　こうして、光コンバイナの信頼性を向上し得る光コンバイナの製造方法が実現される。
　また、前記結合工程では、前記第１のブリッジファイバと前記第２のブリッジファイバとが直接結合されるようにすることができる。また、前記結合工程では、前記第１のブリッジファイバと前記第２のブリッジファイバとが、前記コア及び前記クラッドを有する１又は２以上の他のブリッジファイバを介して結合されるようにすることができる。
　以上のように、本発明によれば、信頼性を向上し得る光コンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置、並びに、光コンバイナの製造方法を提供することができる。
第１実施形態におけるレーザ装置を示す図である。 第１実施形態における光コンバイナの断面の様子を示す図である。 光コンバイナの製造方法を示すフローチャートである。 光コンバイナの製造方法における融着工程の様子を示す図である。 第２実施形態における光コンバイナを示す図である。
　以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながらそれぞれ詳細に説明する。
　（１）第１実施形態
　図１は、第１実施形態におけるレーザ装置１を示す図である。図１に示すように、本実施形態におけるレーザ装置１は、複数のレーザ光源２と、光コンバイナ３とを主な構成要素として備える。
　レーザ光源２は、レーザ光を出射するものであり、例えば、レーザダイオード、あるいは、ファブリペロー型やファイバリング型のファイバレーザとされる。
　光コンバイナ３は、複数の入力用光ファイバ１０と、出力用光ファイバ２０と、第１のブリッジファイバ（以下第１ブリッジファイバという）４０と、第２のブリッジファイバ（以下第２ブリッジファイバという）５０とを主な構成要素として備える。
　図２は、第１実施形態における光コンバイナ３の断面の様子を示す図である。図２に示すように、入力用光ファイバ１０は、レーザ光源２から出射されるレーザ光を第１ブリッジファイバ４０に入力するための光ファイバであり、レーザ光源の数と同じ数とされる。各入力用光ファイバ１０は、コア１１と、当該コア１１の外周面を囲うクラッド１２と、当該クラッド１２を被覆する被覆層１３とを有する。
　コア１１の屈折率はクラッド１２の屈折率よりも高くされる。例えば、純粋な石英でコア１１が構成され、屈折率を低下させるフッ素等のドーパントが添加された石英でクラッド１２が構成される。
　出力用光ファイバ２０は、第２ブリッジファイバ５０から出射されるレーザ光を後段に出力するための光ファイバであり、コア２１と、当該コア２１の外周面を囲うクラッド２２と、当該クラッド２２を被覆する被覆層２３とを有する。
　コア２１の屈折率はクラッド２２の屈折率よりも高くされる。例えば、純粋な石英でコア２１が構成され、屈折率を低下させるフッ素等のドーパントが添加された石英でクラッド２２が構成される。
　第１ブリッジファイバ４０及び第２ブリッジファイバ５０は、複数の入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との間に設けられ、互いに光学的に結合される。また、入力用光ファイバ１０側に位置する前段の第１ブリッジファイバ４０は、各入力用光ファイバ１０と光学的に結合され、出力用光ファイバ２０側に位置する後段の第２ブリッジファイバ５０は、当該出力用光ファイバ２０と光学的に結合される。
　第１ブリッジファイバ４０はコア－クラッド構造を有しておらず、当該ブリッジファイバ４０全体が光を伝搬する部位とされる。
　第１ブリッジファイバ４０の屈折率は、特に限定されるものではないが、入力用光ファイバ１０から入射する光の反射を低減する観点では、当該入力用光ファイバ１０におけるコア１１の屈折率と同程度とであることが好ましい。例えば、純粋な石英で第１ブリッジファイバ４０が構成される。
　また第１ブリッジファイバ４０は、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部４０Ａを有する。本実施形態における第１ブリッジファイバ４０では、入力端と出力端との間の途中位置から出力端にわたる部分がテーパ部４０Ａとされ、当該入力端から途中位置にわたる部分が、ブリッジファイバ４０の長さ方向に沿って外径が一定の径一定部４０Ｂとされる。
　テーパ部４０Ａと径一定部４０Ｂとは一体に成形されており、当該テーパ部４０Ａの大径側端面の外径と径一定部４０Ｂの外径とは一致している。すなわち、ブリッジファイバ４０の入力端面の外径はテーパ部４０Ａの大径側端面の外径と一致し、当該ブリッジファイバ４０において最も大きい。一方、ブリッジファイバ４０の出力端面はテーパ部４０Ａの小径側端面であり、その出力端面の外径はブリッジファイバ４０において最も小さい。
　このような第１ブリッジファイバ４０における入力端面は、各入力用光ファイバ１０の出力端面におけるコア１１及びクラッド１２と融着される。
　第２ブリッジファイバ５０は、コア５１と、当該コア５１を被覆するクラッド５２とを有する。すなわち、第２ブリッジファイバ５０では、当該第２ブリッジファイバ５０の芯層であるコア５１が光を伝搬する部位とされる。
　コア５１の屈折率はクラッド５２の屈折率よりも高くされる。例えば、純粋な石英でコア５１が構成され、屈折率を低下させるフッ素等のドーパントが添加された石英でクラッド５２が構成される。なお、コア５１の屈折率は、第１ブリッジファイバ４０から入射する光の反射を抑制する観点では、当該第１ブリッジファイバ４０の屈折率と同程度とされることが好ましい。例えば、純粋な石英でコア５１が構成される。
　この第２ブリッジファイバ５０は、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部５０Ａを有する。本実施形態における第２ブリッジファイバ５０では、第１ブリッジファイバ４０と同様に、入力端と出力端との間の途中位置から出力端にわたる部分がテーパ部５０Ａとされ、当該入力端から途中位置にわたる部分が径一定部５０Ｂとされる。
　この第２ブリッジファイバ５０における入力端面の外径はテーパ部５０Ａの大径側端面の外径（クラッド外径）と一致しており、当該入力端面におけるコア外径は第１ブリッジファイバ４０における出力端面（テーパ部４０Ａの小径側端面）の外径よりも大きくされる。
　このような第２ブリッジファイバ５０における入力端面のコア５１は第１ブリッジファイバ４０における出力端面を含む状態で、当該入力端面と出力端面とが融着される。
　一方、第２ブリッジファイバ５０における出力端面はテーパ部５０Ａの小径側端面であり、当該出力端面におけるコア外径は、出力用光ファイバ２０の入力端面におけるコア外径よりも小さくされる。
　このような第２ブリッジファイバ５０における出力端面のコア５１は出力用光ファイバ２０の入力端面におけるコア２１に含まれる状態で、当該出力端面と入力端面とが融着される。
　なお、各入力用光ファイバ１０において第１ブリッジファイバ４０と融着される一端部分の被覆層１３は剥離され、出力用光ファイバ２０において第２ブリッジファイバ５０と融着される一端部分の被覆層２３は剥離される。
　次に、上述の光コンバイナ３の製造方法に関して図３及び図４を用いて説明する。図３は、光コンバイナ３の製造方法を示すフローチャートである。図４は、光コンバイナ３の製造方法における融着工程の様子を示す図である。
　図３に示すように、光コンバイナ３の製造方法は、準備工程Ｐ１、第１融着工程Ｐ２、第２融着工程Ｐ３及び結合工程Ｐ４を主な工程として備える。
　準備工程Ｐ１は、光コンバイナ３の構成要素である複数の入力用光ファイバ１０と、出力用光ファイバ２０と、第１ブリッジファイバ４０と、第２ブリッジファイバ５０とを準備する工程である。
　なお、第１ブリッジファイバ４０は、例えば、ロッド状のガラス体を加熱し、当該ガラス体の一端を延伸することで得ることができる。また、第２ブリッジファイバ５０は、例えば、コア及びコアの外周面を囲うロッド状の光ファイバを加熱し、当該光ファイバの一端を延伸することで得ることができる。
　第１融着工程Ｐ２は、図４の（Ａ）に示すように、複数の入力用光ファイバ１０の出力端面と第１ブリッジファイバ４０の入力端面とを融着する工程である。
　この第１融着工程Ｐ２では、第１ブリッジファイバ４０の入力端面において互いに隣接する入力用光ファイバ１０のコア間の距離が同程度となる状態で、当該入力用光ファイバ１０の出力端面と第１ブリッジファイバ４０の入力端面とを融着することが好ましい。
　第２融着工程Ｐ３は、図４の（Ｂ）に示すように、出力用光ファイバ２０の入力端面と第２ブリッジファイバ５０の出力端面とを融着する工程である。
　この第２融着工程Ｐ３では、出力用光ファイバ２０の入力端面におけるコア２１に第２ブリッジファイバ５０の出力端面におけるコア５１が含まれる状態で、当該出力端面と入力端面とが融着される。なお、図４の（Ｂ）における一点鎖線で示すように、第２ブリッジファイバ５０のコア５１と、出力用光ファイバ２０のコア２１との光軸が一致していることが好ましい。
　本実施形態では第１融着工程Ｐ２が最初に行われた後に第２融着工程Ｐ３が行われているが、当該第２融着工程Ｐ３が最初に行われた後に第１融着工程Ｐ２が行われていても良い。
　結合工程Ｐ４は、第１融着工程Ｐ２を経た第１ブリッジファイバ４０と、第２融着工程Ｐ３を経た第２ブリッジファイバ５０とを光学的に結合する工程である。
　本実施形態の場合、この結合工程Ｐ４では、第１ブリッジファイバ４０と第２ブリッジファイバ５０とが直接融着される。すなわち、第２ブリッジファイバ５０の入力端面に第１ブリッジファイバ４０における出力端面（テーパ部４０Ａの小径側端面）が含まれる状態で、当該出力端面と入力端面とが融着される。なお、図４の（Ａ）における一点鎖線で示す第１ブリッジファイバ４０の光軸と、図４の（Ｂ）における一点鎖線で示す第２ブリッジファイバ５０のコア５１の光軸とが一致していることが好ましい。
　このように、光コンバイナ３の製造方法では、複数の入力用光ファイバ１０に第１ブリッジファイバ４０が融着され、出力用光ファイバ２０に第２ブリッジファイバ５０が融着された後に、当該第１ブリッジファイバ４０と第２ブリッジファイバ５０とが融着される。
　このため、第１ブリッジファイバ４０及び第２ブリッジファイバ５０に触れることなく、当該ブリッジファイバに融着される入力用光ファイバ１０又は出力用光ファイバ２０を持ってブリッジファイバ同士の光軸を調整することができる。
　したがって、第１ブリッジファイバ４０及び第２ブリッジファイバ５０に傷や汚れがつくことを防止しつつ、信頼性を向上し得る光コンバイナ３の提供が可能となる。更に、ブリッジファイバ同士を接続する際に、第１ブリッジファイバのテーパ部４０Ａ又は第２ブリッジファイバ５０のテーパ部５０Ａを把持してブリッジファイバ同士の光軸を調整する必要がない。このため、入力用光ファイバ１０又は出力用光ファイバ２０に対して、第１ブリッジファイバ４０と第２ブリッジファイバ５０とを順次融着して行く場合に比べると、特別な治具がなくても、ブリッジファイバ同士の接続部における角度折れを生じ難くすることが可能となる。
　なお、テーパ部４０Ａが第１ブリッジファイバ４０の長さ方向全体にわたって有しているとともに、テーパ部５０Ａが第２ブリッジファイバ５０の長さ方向全体にわたって有していた場合、当該テーパ部４０Ａ及び５０Ａを持って光軸の調整がし難くなる。したがって、このような場合に入力用光ファイバ１０又は出力用光ファイバ２０を持ってブリッジファイバ同士の光軸を調整することができることは、ブリッジファイバ同士の接続部における角度折れを生じ難くする観点では特に有用となる。
　以上の製造方法によって図２に示したような光コンバイナ３が製造される。この光コンバイナ３では、複数の入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との間に、互いに光学的に結合された第１ブリッジファイバ４０及び第２ブリッジファイバ５０が設けられることとなる。
　この第１ブリッジファイバ４０におけるクラッド４２の外径に対するコア４１の外径の比は、第２ブリッジファイバ５０におけるクラッド５２の外径に対するコア５１の外径の比よりも大きい。すなわち、クラッドの外径に対するコアの外径の比は、入力用光ファイバ１０から離れて位置するブリッジファイバほど小さい。なお、クラッドの外径に対するコアの外径の比とは、コアの外径をＡとしクラッドの外径をＢとした場合、Ａ／Ｂのことである。
　したがって、クラッドの外径に対するコアの外径の比が同じ状態の１つのブリッジファイバを第１ブリッジファイバ４０及び第２ブリッジファイバ５０に代えて用いる場合に比べて、複数の入力用光ファイバ１０が結合される第１ブリッジファイバ４０の入力端面と、出力用光ファイバ２０が結合される第２ブリッジファイバ５０の出力端面との径差を低減することができる。このため、第１ブリッジファイバ４０のテーパ部４０Ａ及び第２ブリッジファイバ５０のテーパ部５０Ａの歪みを低減することができる。
　また、クラッドの外径に対するコアの外径の比が同じ状態の１つのブリッジファイバを第１ブリッジファイバ４０及び第２ブリッジファイバ５０に代えて用いる場合に比べて、出力用光ファイバ２０と結合される第２ブリッジファイバ５０の出力端面でのクラッド５２の外径に対するコア５１の外径の比を小さくすることができる。このため、第２ブリッジファイバ５０と出力用光ファイバ２０とをより強固に結合することができる。
　さらに、クラッドの外径に対するコアの外径の比が同じ状態の１つのブリッジファイバを第１ブリッジファイバ４０及び第２ブリッジファイバ５０に代えて用いる場合に比べて、複数の入力用光ファイバ１０が接続される第１ブリッジファイバ４０でのクラッド４２の外径に対するコア４１の外径の比を大きくすることができる。このため、入力用光ファイバ１０から第１ブリッジファイバ４０に入射する光の漏れを抑制することができる。
　こうして、信頼性を向上し得る光コンバイナ３及び光コンバイナの製造方法が実現される。また、このような光コンバイナ３を備えているレーザ装置１の信頼性も向上することができる。
　（２）第２実施形態
　次に、第２実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。ただし、第２実施形態の構成要素のうち第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
　図５は、第２実施形態における光コンバイナを示す図である。図５に示すように、本実施形態の光コンバイナは、２段のブリッジファイバそれぞれをコア－クラッド構造とした点で、第１実施形態と異なる。
　すなわち、本実施形態の光コンバイナは、第１実施形態における第１ブリッジファイバ４０に代えて、コア６１及びそのコア６１の外周面を囲うクラッド６２を有する第１ブリッジファイバ６０を備える。
　コア６１の屈折率はクラッド６２の屈折率よりも高くされる。コア６１とクラッド６２との屈折率差は、第２ブリッジファイバ５０におけるコア５１とクラッド５２との屈折率差よりも小さくされる。
　また、この第１ブリッジファイバ６０は、第１実施形態における第１ブリッジファイバ４０と同様に、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部６０Ａと、第１ブリッジファイバ６０の長さ方向に沿って外径が一定の径一定部６０Ｂとで構成される。
　第１ブリッジファイバ６０における入力端面の外径はテーパ部６０Ａの大径側端面の外径（クラッド外径）と一致し、当該入力端面におけるコア６１は各入力用光ファイバ１０の出力端面におけるコア１１及びクラッド１２と融着される。
　一方、第１ブリッジファイバ６０における出力端面の外径はテーパ部６０Ａの小径側端面であり、当該出力端面におけるコア６１のコア外径は第２ブリッジファイバ５０の入力端面におけるコア５１のコア外径よりも小さくされる。そして、第２ブリッジファイバ５０の入力端面のコア５１に第１ブリッジファイバ６０の出力端面のコア６１が含まれる状態で、当該入力端面と出力端面とが融着される。
　本実施形態における光コンバイナでは、第１ブリッジファイバ６０におけるクラッド６２の外径に対するコア６１の外径の比は、第２ブリッジファイバ５０におけるクラッド５２の外径に対するコア５１の外径の比よりも大きくされる。
　このような第２実施形態における光コンバイナは、上記第１実施形態で上述した準備工程Ｐ１、第１融着工程Ｐ２、第２融着工程Ｐ３及び結合工程Ｐ４を経て製造される。
　準備工程Ｐ１では、複数の入力用光ファイバ１０と、出力用光ファイバ２０と、第１ブリッジファイバ６０と、第２ブリッジファイバ５０とが準備される。
　なお、第１ブリッジファイバ６０は、例えば第２ブリッジファイバ５０と同様に、コア及びコアの外周面を囲うロッド状の光ファイバを加熱し、当該光ファイバの一端を延伸することで得ることができる。
　第１融着工程Ｐ２では、上記第１実施形態で上述した場合と同様にして複数の入力用光ファイバ１０の出力端面と第１ブリッジファイバ６０の入力端面とが融着される。また、第２融着工程Ｐ３では、上記第１実施形態で上述した場合と同様にして出力用光ファイバ２０の入力端面と第２ブリッジファイバ５０の出力端面とが融着される。
　そして、結合工程Ｐ４では第１融着工程Ｐ２を経た第１ブリッジファイバ６０と、第２融着工程Ｐ３を経た第２ブリッジファイバ５０とが光学的に結合される。本実施形態の場合、上記第１実施形態の場合と同様に、第１ブリッジファイバ６０と第２ブリッジファイバ５０とが接融着される。
　すなわち、第２ブリッジファイバ５０の入力端面に第１ブリッジファイバ４０における出力端面（テーパ部４０Ａの小径側端面）が含まれる状態で、当該出力端面と入力端面とが融着される。なお、第１ブリッジファイバ６０と第２ブリッジファイバ５０との光軸が一致していることが好ましい。
　このように、本実施形態の光コンバイナの製造方法では、複数の入力用光ファイバ１０に第１ブリッジファイバ６０が融着され、出力用光ファイバ２０に第２ブリッジファイバ５０が融着された後に、当該第１ブリッジファイバ６０と第２ブリッジファイバ５０とが融着される。
　したがって、上記第１実施形態の場合と同様に、第１ブリッジファイバ６０及び第２ブリッジファイバ５０に傷や汚れがつくことを防止することができる。また、入力用光ファイバ１０又は出力用光ファイバ２０に対して、第１ブリッジファイバ６０と第２ブリッジファイバ５０とを順次融着して行く場合に比べると、特別な治具がなくても、ブリッジファイバ同士の接続部における角度折れを生じ難くすることが可能となる。
　以上の製造方法によって図５に示したような光コンバイナが製造される。この光コンバイナでは、複数の入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との間に、互いに光学的に結合された第１ブリッジファイバ６０及び第２ブリッジファイバ５０が設けられることとなる。
　したがって、上記第１実施形態の場合と同様に、クラッドの外径に対するコアの外径の比が同じ状態の１つのブリッジファイバを第１ブリッジファイバ６０及び第２ブリッジファイバ５０に代えて用いる場合に比べて、第１ブリッジファイバ６０の入力端面と、第２ブリッジファイバ５０の出力端面との径差を低減することができる。このため、第１ブリッジファイバ６０のテーパ部６０Ａ及び第２ブリッジファイバ５０のテーパ部５０Ａの歪みを低減することができる。
　また本実施形態の場合、入力用光ファイバ側に位置する第１ブリッジファイバ６０におけるコア６１とクラッド６２との屈折率差は、出力用光ファイバ側に位置する第２ブリッジファイバ５０におけるコア５１とクラッド５２との屈折率差よりも小さくされる。いいかえると、入力用光ファイバ１０から離れて位置するブリッジファイバほど屈折率差が大きくされる。
　このため、第１ブリッジファイバ６０を伝搬する光のモード数に比べて、第２ブリッジファイバ５０を伝搬する光のモード数を大きくすることができる。したがって、隣接する第１ブリッジファイバ６０と第２ブリッジファイバ５０との接続部分からの光の漏れをより一段と抑制することができる。
　さらに本実施形態の場合、入力用光ファイバ側に位置する第１ブリッジファイバ６０の出力端面のコア外径が、出力用光ファイバ側に位置する第２ブリッジファイバ５０の入力端面のコア外径よりも小さくされる。このため、第１ブリッジファイバ６０と第２ブリッジファイバ５０との接続部分からの光の漏れをより一段と抑制することができる。
　（３）変形例
　以上、第１実施形態及び第２実施形態が一例として説明された。しかしながら本発明は上記実施形態に限定されるものではない
　例えば、上記第１実施形態及び上記第２実施形態では、テーパ部と径一定部とで構成されるブリッジファイバが適用されたが、当該径一定部が省略されたブリッジファイバが適用されても良い。
　また上記第１実施形態では、最も入力用光ファイバ側に位置する第１ブリッジファイバ４０は、その全体が光を伝搬するもの（コア－クラッド構造を有さないもの）とされた。また、この第１ブリッジファイバ４０以外のブリッジファイバが、コア５１及びクラッド５２を有する１つの第２ブリッジファイバ５０とされた。
　しかしながら、第１ブリッジファイバ４０以外のブリッジファイバとして２以上の第２ブリッジファイバ５０が、第１ブリッジファイバ４０と出力用光ファイバ２０との間に設けられていても良い。このように第１ブリッジファイバ４０と出力用光ファイバ２０との間に２以上の第２ブリッジファイバ５０を設ける場合、これら第２ブリッジファイバ５０のコア－クラッド比は、上記第１実施形態と同様にすることが好ましい。
　すなわち、２以上の第２ブリッジファイバ５０それぞれにおけるクラッド５２の外径に対するコア５１の外径の比が、入力用光ファイバ１０から離れて位置するブリッジファイバほど小さいことが好ましい。
　このようにすれば、第２ブリッジファイバ５０を１つとする場合に比べて、出力用光ファイバ２０と結合される第２ブリッジファイバ５０の出力端面でのクラッド５２の外径に対するコア５１の外径の比を、より一段と小さくできる。このため、第２ブリッジファイバ５０と出力用光ファイバ２０との結合をより一段と強化することができる。
　また、２以上の第２ブリッジファイバ５０におけるコア５１とクラッド５２との屈折率差は、入力用光ファイバ１０から離れて位置するブリッジファイバほど大きいことが好ましい。
　このようにすれば、入力用光ファイバ１０から離れて位置する第２ブリッジファイバ５０ほど、当該第２ブリッジファイバ５０を伝搬する光のモード数を大きくすることができる。したがって、隣接する第２ブリッジファイバ５０の接続部分からの光の漏れをより一段と抑制することができる。
　さらに、２以上の第２ブリッジファイバ５０において隣接する第２ブリッジファイバ５０では、入力用光ファイバ側に位置する第２ブリッジファイバ５０の出力端面のコア外径が、出力用光ファイバ側に位置する第２ブリッジファイバ５０の入力端面のコア外径よりも小さいことが好ましい。
　このようにすれば、隣接する第２ブリッジファイバ５０の接続部分からの光の漏れをより一段と抑制することができる。
　なお、第１ブリッジファイバ４０と出力用光ファイバ２０との間に２以上の第２ブリッジファイバ５０を設けた光コンバイナを製造する場合、結合工程Ｐ４が変更される。すなわち、第１融着工程Ｐ２を経た第１ブリッジファイバ４０と、第２融着工程Ｐ３を経た第２ブリッジファイバ５０とが直接結合されるのではなく、１又は２以上の他のブリッジファイバ５０を介して結合される。
　また上記第２実施形態では、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との間に、コア６１及びクラッド６２を有する第１ブリッジファイバ６０と、コア５１及びクラッド５２を有する第２ブリッジファイバ５０との２つのブリッジファイバが設けられた。
　しかしながら、各ブリッジファイバにおけるクラッドの外径に対するコアの外径の比が、入力用光ファイバ１０から離れて位置するブリッジファイバほど小さい限り、３つ以上のブリッジファイバが設けられていても良い。
　このような３つ以上のブリッジファイバを入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との間に設ける場合、当該ブリッジファイバにおけるコアとクラッドとの屈折率差は、上述したように、入力用光ファイバ１０から離れて位置するブリッジファイバほど大きいことが好ましい。
　また、３つ以上のブリッジファイバを入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との間に設ける場合、上述したように、隣接するブリッジファイバでは、入力用光ファイバ側に位置するブリッジファイバの出力端面のコア外径が、出力用光ファイバ側に位置するブリッジファイバの入力端面のコア外径よりも小さいことが好ましい。
　なお、３つ以上のブリッジファイバを入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との間に設けた光コンバイナを製造する場合、上述したように結合工程Ｐ４が変更される。すなわち、第１融着工程Ｐ２を経た第１ブリッジファイバ６０と、第２融着工程Ｐ３を経た第２ブリッジファイバ５０とが直接結合されるのではなく、１又は２以上の他のブリッジファイバを介して結合される。
　また上記実施形態では、レーザ光源２の構成要素として特に示していないが、レーザ光を出射するものである限り様々な構成要素とすることができる。
　また上記実施形態では、複数のレーザ光源２と光コンバイナ３とを構成要素とするレーザ装置１が適用されたが、例えば、共振型のファイバレーザ装置、あるいは、ＭＯ－ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置が適用されても良く、その他のレーザ装置が適用されても良い。
　なお、レーザ装置１、及び、光コンバイナ３における各構成要素は、上記実施形態又は変形例に示された内容以外に、適宜、本願目的を逸脱しない範囲で組み合わせ、省略、変更、周知技術の付加などをすることができる。
　本発明は、レーザ装置を用いる加工分野や医療分野等、あるいは、光ファイバコンバイナを用いる様々な分野において利用可能性がある。
　１・・・レーザ装置
　２・・・レーザ光源
　３・・・光コンバイナ
　１０・・・入力用光ファイバ
　２０・・・出力用光ファイバ
　４０，６０・・・第１ブリッジファイバ
　５０・・・第２ブリッジファイバ

Claims (10)

  1. 　複数の入力用光ファイバと、
    　出力用光ファイバと、
    　前記複数の入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの間に設けられ、互いに光学的に結合される複数のブリッジファイバと
    を備え、
    　前記複数のブリッジファイバは、それぞれ、コア及び前記コアの外周面を囲うクラッドを有するとともに、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部を有し、
    　前記複数のブリッジファイバそれぞれにおける前記クラッドの外径に対する前記コアの外径の比は、入力用光ファイバから離れて位置するブリッジファイバほど小さい
    ことを特徴とする光コンバイナ。
  2. 　複数の入力用光ファイバと、
    　出力用光ファイバと、
    　前記複数の入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの間に設けられ、互いに光学的に結合される複数のブリッジファイバと
    を備え、
    　前記複数のブリッジファイバは、それぞれ、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部を有し、
    　前記複数のブリッジファイバのうち前記複数の入力用光ファイバが結合されるブリッジファイバは、その全体が光を伝搬するものとされ、当該ブリッジファイバ以外の１又は２以上のブリッジファイバは、コア及び前記コアの外周面を囲うクラッドを有する
    ことを特徴とする光コンバイナ。
  3. 　前記複数の入力用光ファイバが結合されるブリッジファイバ以外のブリッジファイバは、２以上であり、
    　前記２以上のブリッジファイバそれぞれにおける前記クラッドの外径に対する前記コアの外径の比は、入力用光ファイバから離れて位置するブリッジファイバほど小さい
    ことを特徴とする請求項２に記載の光コンバイナ。
  4. 　前記コアと前記クラッドとの屈折率差は前記入力用光ファイバから離れて位置するブリッジファイバほど大きい
    ことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の光コンバイナ。
  5. 　前記複数のブリッジファイバにおいて隣接するブリッジファイバでは、入力用光ファイバ側に位置するブリッジファイバの出力端面のコア外径が、出力用光ファイバ側に位置するブリッジファイバの入力端面のコア外径よりも小さい
    ことを特徴とする請求項１～請求項４いずれか１項に記載の光コンバイナ。
  6. 　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の光コンバイナと、
    　前記入力用光ファイバにレーザ光を照射するレーザ光源と
    を備えることを特徴とするレーザ装置。
  7. 　複数の入力用光ファイバの出力端面と第１のブリッジファイバの入力端面とを融着する第１の融着工程と、
    　出力用光ファイバの入力端面と第２のブリッジファイバの出力端面とを融着する第２の融着工程と、
    　前記第１のブリッジファイバと前記第２のブリッジファイバとを光学的に結合する結合工程と
    を備え、
    　前記第１のブリッジファイバ及び前記第２のブリッジファイバは、それぞれ、コア及び前記コアの外周面を囲うクラッドを有するとともに、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部を有する
    ことを特徴とする光コンバイナの製造方法。
  8. 　複数の入力用光ファイバの出力端面と第１のブリッジファイバの入力端面とを融着する第１の融着工程と、
    　出力用光ファイバの入力端面と第２のブリッジファイバの出力端面とを融着する第２の融着工程と、
    　前記第１の融着工程を経た第１のブリッジファイバと、前記第２の融着工程を経た第２のブリッジファイバとを光学的に結合する結合工程と
    を備え、
    　前記第１のブリッジファイバ及び前記第２のブリッジファイバは、それぞれ、出力端に向かうにしたがって外径が縮まるテーパ部を有し、
    　前記第１のブリッジファイバは、その全体が光を伝搬するものとされ、前記第２のブリッジファイバは、コア及び前記コアの外周面を囲うクラッドを有する
    ことを特徴とする光コンバイナの製造方法。
  9. 　前記結合工程では、前記第１のブリッジファイバと前記第２のブリッジファイバとが直接結合される
    ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光コンバイナの製造方法。
  10. 　前記結合工程では、前記第１のブリッジファイバと前記第２のブリッジファイバとが、前記コア及び前記クラッドを有する１又は２以上の他のブリッジファイバを介して結合される
    ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光コンバイナの製造方法。
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