WO2019177143A1 - 光デバイス - Google Patents

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WO2019177143A1
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optical device
support
optical fiber
thermal
conductor
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French (fr)
Inventor
内山　圭祐
正浩 柏木
研介 島
Original Assignee
株式会社フジクラ
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2558—Reinforcement of splice joint

Definitions

  • the present invention relates to an optical device comprising an optical fiber provided with a coating removal section and a reinforcing structure for reinforcing the coating removal section.
  • An optical fiber is often provided with a coating removal section.
  • the coating removal section refers to a section in the optical fiber where the resin coating is removed and the glass cladding is exposed. For example, when two optical fibers are fused and connected, a coating removal section is provided in the vicinity of the fusion point.
  • the cladding removal section is also provided in the cladding mode stripper for removing the cladding mode light from the optical fiber.
  • Patent Literatures 1 and 2 disclose literatures that disclose the reinforcing structure of the covering removal section.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2008-187100 (published on August 14, 2008)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2011-211220 (published on October 20, 2011)”
  • FIG. 4 shows a typical optical device 4 having an optical fiber provided with a coating removal section and a reinforcing structure for reinforcing the coating removal section.
  • 4A is a plan view of the optical device 4
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the optical device 4.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 4B is an AA ′ cross-section shown in FIG.
  • the optical fiber OF is fixed to a reinforcing plate 42 attached to the upper surface of the heat sink 41. Specifically, one coating section Ib1 adjacent to the coating removal section Ia is fixed to the reinforcing plate 42 by the adhesive 45, and the other coating section Ib2 adjacent to the coating removal section Ia is fixed to the reinforcement plate 42 by the adhesive 46. Fixed. Thereby, the mechanical reliability of the optical fiber OF is ensured.
  • the coating removal section Ia of the optical fiber OF is covered with a resin body 44 having thermal conductivity. Heat generated in the coating removal section Ia of the optical fiber OF is conducted to the reinforcing plate 42 through the resin body 44 and further conducted to the heat sink 41 through the reinforcing plate 42. Thereby, the temperature rise of the optical fiber OF is suppressed.
  • the optical device 4 has the following problems. That is, when the heat generated in the coating removal section Ia of the optical fiber OF is conducted as described above, the temperature of the reinforcing plate 42 increases. Then, the reinforcing plate 42 is thermally expanded, and as a result, tension acts on the optical fiber OF via the adhesive 45 and the adhesive 46. Thereby, the mechanical reliability of the optical fiber OF is impaired.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize an optical device that suppresses the temperature increase of the optical fiber while ensuring the mechanical reliability of the optical fiber.
  • an optical device is a support separate from the thermal conductor and the thermal conductor, and has a thermal expansion coefficient higher than that of the thermal conductor.
  • an optical device that suppresses a temperature rise of an optical fiber while ensuring mechanical reliability of the optical fiber.
  • FIG. 1 is a plan view of the optical device
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical device.
  • FIG. 1A is a plan view of the optical device 1
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the optical device 1. Note that the cross-sectional view shown in FIG. 1B is a cross-sectional view of the AA ′ cross-section shown in FIG.
  • the optical device 1 includes an optical fiber OF, a heat sink 11, a heat conductor 12, a support 13, a resin body 14, an adhesive 15, and an adhesive 16.
  • the heat conductor 12 and the support 13 are both members provided on the upper surface of the heat sink 11, but are separate members.
  • the optical fiber OF is a fusion spliced of two optical fibers and includes a fusion point.
  • the vicinity of the fusion point of the optical fiber OF constitutes a coating removal section Ia from which the coating has been removed.
  • a first covering section Ib1 one of the sections where the covering remains adjacent to the covering removal section Ia
  • a second covering section Ib2 one of the sections where the covering remains adjacent to the covering removal section Ia
  • the first covering section Ib1 and the second covering section Ib2 are collectively referred to as covering sections Ib1 and Ib2.
  • the heat sink 11 is a structure for diffusing the heat conducted to the outside through the thermal conductor 12 described later out of the heat generated near the fusion point of the optical fiber OF.
  • a rectangular parallelepiped copper lump is used as the heat sink 11.
  • the material of the heat sink 11 should just be a material with high heat conductivity, and is not limited to copper.
  • a suitable material for the heat sink 11 other than copper for example, an aluminum alloy is used.
  • a fin or the like may be provided on the lower surface of the heat sink 11.
  • a water-cooled plate may be used instead of the heat sink 11.
  • the heat conductor 12 is a structure for conducting heat conducted to the heat sink 11 through the resin body 14 to be described later out of the heat generated near the fusion point of the optical fiber OF to the heat sink 11 described above.
  • a rectangular aluminum plate (a plate member made of aluminum or an aluminum alloy) attached to the upper surface of the heat sink 11 is used as the heat conductor 12.
  • the material of the thermal conductor 12 is a material having a higher thermal conductivity and a higher thermal expansion coefficient than the material of the support 13 described later.
  • Aluminum or an aluminum alloy is an example of a material that satisfies such conditions, and other materials such as copper may be used.
  • the support 13 is a structure for supporting the optical fiber OF.
  • the ceramic in a plan view obtained by combining three rectangular parallelepiped parts (first rectangular parallelepiped part 131, second rectangular parallelepiped part 132, and third rectangular parallelepiped part 133) in a U shape or a C shape.
  • a lump is used as the support 13.
  • the support 13 is disposed so that the first rectangular parallelepiped portion 131 extends along the optical fiber OF, and the second rectangular parallelepiped portion 132 and the third rectangular parallelepiped portion 133 overlap the optical fiber OF.
  • the support 13 has a planar view shape that surrounds the heat conductor 12 from three sides and that a portion corresponding to the other one of the heat conductor 12 is opened.
  • the arc shape means that (1) the connection portion between the first cuboid portion 131 and the second cuboid portion 132 and the connection portion between the first cuboid portion 131 and the third cuboid portion 133 are respectively 1, which forms an angle, (2) a connection portion between the first cuboid portion 131 and the second cuboid portion 132, and a connection portion between the first cuboid portion 131 and the third cuboid portion 133.
  • Each includes a U-shape formed in a curved shape, and (3) a C-shape obtained by opening a part of an annular shape.
  • the rectangular parallelepiped portions 131 to 133 of the support 13 are separated from the respective sides of the heat conductor 12, and a gap is formed between the support 13 and the heat conductor 12. This is to suppress contact between the heat conductor 12 and the support 13 and heat conduction from the heat conductor 12 to the support 13 that may occur when the heat conductor 12 is thermally expanded.
  • a material having a low thermal conductivity and a low thermal expansion coefficient is used as the material of the support 13 as compared with the material of the heat conductor 12 described above. Ceramics is an example of a material that satisfies such conditions, and other materials such as glass may be used. Moreover, the support body 13 should just be mounted on the upper surface of the heat sink 11, and does not need to be fixed to the upper surface of the heat sink 11. FIG.
  • the support 13 of the optical device 1 only needs to surround the heat conductor 12 apart from the three sides. Therefore, the optical device 1 has an advantage that it is easy to reduce the size of the apparatus when viewed in plan as shown in FIG.
  • the support 13 is formed on the upper surface of the heat sink 11. Therefore, the optical device 1 has an advantage that the device size can be easily reduced when viewed from the side.
  • the coating removal section Ia of the optical fiber OF is covered with the resin body 14 and is in thermal contact with the heat conductor 12 via the resin body 14. For this reason, the heat generated in the optical fiber OF is conducted to the heat conductor 12 through the resin body 14.
  • a soft silicone resin body is used as the resin body 14.
  • the material of the resin body 14 is a resin having thermal conductivity, and is preferably a resin having a low Young's modulus and a large critical elongation compared to materials of the adhesives 15 and 16 described later. .
  • the soft silicone resin is an example of a resin that satisfies such conditions, and other resins such as rubber may be used.
  • a transparent resin having a higher refractive index than the outermost shell structure (for example, cladding) of the optical fiber OF in the coating removal section Ia when light is not leaked from the optical fiber OF in the coating removal section Ia, a transparent or opaque resin having a refractive index lower than that of the outermost shell structure of the optical fiber OF in the coating removal section Ia may be used.
  • coated area Ib2 is employ
  • the first covering section Ib1 and the second covering section Ib are adjacent to both ends of the covering removal section Ia.
  • the structure which enlarges the contact area of the resin body 14 and the optical fiber OF, and the contact area of the resin body 14 and the heat conductor 12 is employ
  • the first covering section Ib 1 adjacent to the covering removing section Ia is fixed to the upper surface of the second rectangular parallelepiped portion 132 of the support 13 using the adhesive 15.
  • the second covering section Ib 2 adjacent to the covering removal section Ia is fixed to the upper surface of the third rectangular parallelepiped portion 133 of the support 13 using the adhesive 16.
  • a hard silicone resin body is used as the adhesives 15 and 16.
  • the materials of the adhesives 15 and 16 are resins having a high Young's modulus and a small critical elongation compared to the material of the resin body 14 described above.
  • the hard silicone resin is an example of a resin that satisfies such conditions, and other resins may be used.
  • the heat generated in the vicinity of the fusion point of the optical fiber OF is (1) conducted to the heat conductor 12 via the resin body 14, and (2) the heat conductor. Conducted to the heat sink 11 through 12 and (3) dissipated to the outside through the heat sink 11.
  • the heat generated in the vicinity of the fusion point of the optical fiber OF is (1) conducted to the adhesives 15 and 16 through the coating of the optical fiber OF, and (2) the support body through the adhesives 15 and 16. 13, (3) conducted to the heat sink 11 through the support 13, and (4) dissipated to the outside through the heat sink 11.
  • the heat generated in the vicinity of the fusion point of the optical fiber OF can be conducted to both the heat conductor 12 and the support 13.
  • the thermal expansion coefficient of the support 13 is smaller than the thermal expansion coefficient of the heat conductor 12. Therefore, in the optical device 1, the tension acting on the optical fiber OF from the support 13 acts on the optical fiber OF from the reinforcing plate 42 (corresponding to the thermal conductor 12 of the optical device 1) in the conventional optical device 4. It becomes smaller than the tension.
  • the optical device 1 employs a configuration in which the thermal conductivity of the thermal conductor 12 is greater than the thermal conductivity of the support 13. For this reason, most of the heat generated in the vicinity of the fusion point of the optical fiber OF is dissipated to the outside through the former conduction path including the heat conductor 12. Accordingly, the heat conductor 12 is likely to increase in temperature due to heat generated in the vicinity of the fusion point of the optical fiber OF, whereas the support 13 is heated in the vicinity of the fusion point of the optical fiber OF. It is difficult for temperature rise to occur.
  • the structure which makes the heat conductivity of the heat conductor 12 larger than the heat conductivity of the support body 13 is a preferable structure which makes said effect remarkable, it is not an essential structure for obtaining said effect. . That is, as long as the degree of the effect is not asked, it is not always necessary to adopt a configuration in which the thermal conductivity of the thermal conductor 12 is made larger than that of the support 13.
  • the optical device 1 employs a configuration in which the heat source (near the fusion point) is included in the coating removal section Ia. That is, the optical device 1 employs a configuration in which the optical fiber OF and the thermal conductor 12 are in thermal contact via the resin body 14 in the coating removal section Ia including the heat source. At the same time, the optical device 1 employs a configuration in which the optical fiber OF is fixed to the support 13 via the adhesives 15 and 16 in the covering sections Ib1 and Ib2 that do not include a heat source. In the optical device 1 according to this embodiment, a configuration in which the support 13 is separated from the heat conductor 12 is employed. For this reason, the temperature rise of the support 13 is further less likely to occur, and as a result, the thermal expansion of the support 13 is further less likely to occur. Thereby, said effect appears more notably.
  • the configuration in which the fusion point (near) serving as the heat source is included in the coating removal section Ia and the configuration in which the support 13 is separated from the thermal conductor 12 are preferable configurations that make the above-described effects remarkable. It is not an indispensable structure for obtaining the effect. In other words, it is not always necessary to adopt a configuration in which the heat source is included in the coating removal section Ia and a configuration in which the support 13 is separated from the heat conductor 12 if the degree of the effect is not questioned.
  • the tension that acts on the optical fiber OF via the resin body 14 as the thermal conductor 12 expands is greater than the tension that acts on the optical fiber OF via the adhesives 15 and 16 as the support 13 expands. Is much smaller. This is because the resin body 14 is made of a resin having a Young's modulus smaller than the material of the adhesives 15 and 16. Therefore, even if the tension acting on the optical fiber OF in the optical device 1 takes into account the tension acting on the optical fiber OF via the resin body 14 due to the thermal expansion of the thermal conductor 12, the conventional optical device 4 The tension is smaller than the tension acting on the optical fiber OF.
  • the optical device 1 may further include a thermocouple 17 embedded in the resin body 14 as shown in FIG.
  • a thermocouple 17 embedded in the resin body 14 as shown in FIG.
  • the control part of a fiber laser can adjust the output of a fiber laser so that the temperature of the resin body 14 does not rise too much, for example.
  • FIG. 2 is a plan view of the optical device 1A.
  • the optical device 1A differs between the optical device 1 and the optical device 1A are as follows. That is, in the optical device 1, as shown in FIG. 1 (a), a support 13 having an arcuate shape in plan view in which three rectangular parallelepiped portions 131 to 133 are combined is used. The structure which surrounds 12 from three sides is adopted. On the other hand, as shown in FIG. 2, the optical device 1A further includes a fourth rectangular parallelepiped portion 134 as a rectangular parallelepiped portion.
  • the optical device 1A employs a configuration in which four rectangular parallelepiped portions 131 to 134 are combined and an annular support body 13A having a closed plan view shape is used, and the heat conductor 12 is surrounded from four sides by the support body 13A.
  • FIG. 1 (a) a support 13 having an arcuate shape in plan view in which three rectangular parallelepiped portions 131 to 133 are combined is used. The structure which surrounds 12 from three sides is adopted.
  • the optical device 1A further includes a fourth rectangular parallele
  • FIG 2 shows a configuration in which the support 13A passes through a rectangular circumference centered on the fusion point of the optical fiber OF. Instead of this configuration, the support 13A is fused with the optical fiber OF. You may employ
  • the support 13 of the optical device 1 is smaller in size than the support 13A of the optical device 1A. Therefore, the optical device 1 has an advantage that the apparatus size when viewed in plan can be easily reduced as compared with the optical device 1A.
  • the support 13 ⁇ / b> A of the optical device 1 ⁇ / b> A has higher shape symmetry than the support 13 of the optical device 1, so that it is difficult to cause distortion even when thermally expanded. Therefore, compared with the optical device 1, the optical device 1A has an advantage that the optical fiber OF is less likely to receive stresses other than tension from the support 13A. Further, since the support 13A of the optical device 1A is larger in size than the support 13 of the optical device 1, the temperature hardly rises. Therefore, the optical device 1A has an advantage that the support 13A is less likely to thermally expand.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical device 1B.
  • the support 13 is placed on the upper surface of the heat sink 11 as shown in FIG.
  • the support 13 is not placed on the upper surface of the heat sink 11, as shown in FIG.
  • the support 13 is disposed above the optical fiber OF and spaced from the heat sink 11 via the adhesives 15 and 16.
  • the adhesive 15 fixes the lower surface of the support 13 and the first covering section Ib1 of the optical fiber OF.
  • the adhesive 16 fixes the lower surface of the support 13 and the second covering section Ib2 of the optical fiber OF.
  • the optical device 1B as shown in FIG.
  • the first coating section Ib1 of the optical fiber OF is in thermal contact with the thermal conductor 12 via the resin body 18, and the second coating section of the optical fiber OF.
  • Ib2 is in thermal contact with the heat conductor 12 via the resin body 19.
  • the support 13 is fixed to, for example, the lower surface of a lid (not shown) of the optical device 1B so that the weight of the support 13 does not act on the optical fiber OF as a side pressure.
  • the support 13 is formed on the upper surface of the heat sink 11. Therefore, compared with the optical device 1B, the optical device 1 has an advantage that the apparatus size when viewed from the side can be easily reduced.
  • the first covering section Ib1 and the second covering section Ib2 of the optical fiber OF are in thermal contact with the thermal conductor 12. Therefore, compared with the optical device 1, the optical device 1B has an advantage that the temperature of the first covering section Ib1 and the second covering section Ib2 is less likely to increase.
  • the heat from the optical fiber OF to the heat conductor 12 is conducted downward, whereas the heat from the optical fiber OF to the support 13 is conducted upward. The temperature of 13 hardly rises. Therefore, the optical device 1B has an advantage that the support 13 is less likely to thermally expand.
  • An optical device (1, 1A, 1B) is a heat conductor (12) and a support (13, 13A) separate from the heat conductor (12), While making thermal contact with the thermal conductor (12) via the support (13, 13A) having a smaller expansion coefficient than the thermal conductor (12) and the resin body (14) covering the coating removal section (Ia), And an optical fiber (OF) fixed to the support (13, 13A) in each of the two coating sections (Ib1, Ib2) adjacent to the coating removal section (Ia). And
  • the heat dissipation function of the reinforcing structure in the conventional optical device is replaced by the heat conductor, and the reinforcing function of the reinforcing structure in the conventional optical device is replaced by the support.
  • the thermal expansion amount of a support body with a comparatively small thermal expansion coefficient becomes smaller than the thermal expansion amount of a heat conductor with a comparatively large thermal expansion coefficient.
  • tensile_strength which acts on an optical fiber from a support body can be made smaller than the tension
  • the support (13, 13A) preferably has a thermal conductivity smaller than that of the thermal conductor (12).
  • the temperature rise of the support can be further prevented from occurring. Therefore, according to said structure, the mechanical reliability of an optical fiber can be improved further.
  • the optical fiber (OF) is supported by the adhesive (15, 16) in each of the two coating sections (Ib1, Ib2).
  • the Young's modulus of the resin body (14) is preferably smaller than the Young's modulus of the adhesive (15, 16).
  • tensile_strength which acts on an optical fiber via a resin body from a heat conductor with a thermal expansion of a heat conductor is carried out from a support body to an optical fiber via an adhesive with a thermal expansion of a support body. It becomes smaller than the acting tension. Therefore, even if the tension acting on the optical fiber in the optical device according to one aspect of the present invention takes into account the tension acting on the optical fiber from the heat conductor through the resin body in accordance with the thermal expansion of the heat conductor. This is smaller than the tension acting on the optical fiber in the conventional optical device.
  • the support (13) is preferably an arcuate support (131, 132, 133) surrounding three sides of the heat conductor.
  • the support (13A) is preferably an annular support (131, 132, 133, 134) surrounding four sides of the heat conductor.
  • the optical fiber becomes difficult to receive stresses other than tension.
  • the optical fiber (OF) includes a fusion point in the coating removal section (Ia).
  • the fusion point in the optical fiber is a heat source.
  • the support fixed to the optical fiber in the coating section has a temperature higher than that of the thermal conductor in thermal contact with the optical fiber through the resin body in the coating removal section including the fusion point as a heat source. Is hard to rise. Therefore, according to said structure, said effect of improving the mechanical reliability of an optical fiber appears more notably.

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Abstract

光ファイバの機械的信頼性を担保しつつ光ファイバの温度上昇を抑えた光デバイスを実現する。光デバイス（１）は、熱伝導体（１２）、支持体（１３）、及び光ファイバ（ＯＦ）を備えている。支持体（１３）は、熱伝導体（１２）と別体であり、熱膨張率が熱伝導体（１２）よりも小さい。光ファイバ（ＯＦ）は、被覆除去区間（Ｉａ）を覆う樹脂体（１４）を介して熱伝導体（１２）と熱接触すると共に、２つの被覆区間（Ｉｂ１、Ｉｂ２）の各々において支持体（１３）に固定されている。

Description

光デバイス
　本発明は、被覆除去区間が設けられた光ファイバと該被覆除去区間を補強する補強構造とを備えた光デバイスに関する。
　光ファイバには、しばしば、被覆除去区間が設けられる。被覆除去区間とは、光ファイバにおいて、樹脂製の被覆が除去され、ガラス製のクラッドが露出した区間のことを指す。例えば、２本の光ファイバを融着接続する場合、融着点近傍に被覆除去区間が設けられる。また、光ファイバからクラッドモード光を除去するためのクラッドモードストリッパにおいても、被覆除去区間が設けられる。
　被覆除去区間は、それ以外の区間と比べて機械的強度に劣る。このため、被覆除去区間を補強する各種補強構造が採用される。被覆除去区間の補強構造を開示した文献としては、例えば、特許文献１及び２などがある。
日本国公開特許公報「特開２００８－１８７１００号公報（２００８年８月１４日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１１－２１１２２０号公報（２０１１年１０月２０日公開）」
　被覆除去区間が設けられた光ファイバと該被覆除去区間を補強する補強構造とを備えた典型的な光デバイス４を図４に示す。図４において、（ａ）は、光デバイス４の平面図であり、（ｂ）は、光デバイス４の断面図である。なお、図４の（ｂ）に示す断面図は、図４の（ａ）に示すＡＡ’断面を矢視したものである。
　光デバイス４において、光ファイバＯＦは、ヒートシンク４１の上面に貼り付けられた補強板４２に固定される。具体的には、被覆除去区間Ｉａに隣接する一方の被覆区間Ｉｂ１が接着剤４５によって補強板４２に固定され、被覆除去区間Ｉａに隣接する他方の被覆区間Ｉｂ２が接着剤４６によって補強板４２に固定される。これにより、光ファイバＯＦの機械的信頼性が担保される。
　また、光ファイバＯＦの被覆除去区間Ｉａは、熱伝導性を有する樹脂体４４に覆われる。光ファイバＯＦの被覆除去区間Ｉａにて生じた熱は、この樹脂体４４を介して補強板４２に伝導し、さらに、補強板４２を介してヒートシンク４１に伝導する。これにより、光ファイバＯＦの温度上昇が抑えられる。
　しかしながら、光デバイス４には、以下の問題がある。すなわち、光ファイバＯＦの被覆除去区間Ｉａにて生じた熱が上記のように伝導すると、補強板４２の温度が上昇する。そうすると、補強板４２が熱膨張し、その結果、接着剤４５及び接着剤４６を介して光ファイバＯＦに張力が働く。これにより、光ファイバＯＦの機械的信頼性が損なわれる。
　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバの機械的信頼性を担保しつつ光ファイバの温度上昇を抑えた光デバイスを実現することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光デバイスは、熱伝導体と、上記熱伝導体とは別体の支持体であって、熱膨張率が上記熱伝導体よりも小さい支持体と、被覆除去区間を覆う樹脂体を介して上記熱伝導体に熱接触すると共に、該被覆除去区間に隣接する２つの被覆区間の各々において上記支持体に固定された光ファイバと、を備えている、ことを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、光ファイバの機械的信頼性を担保しつつ光ファイバの温度上昇を抑えた光デバイスを実現することができる。
本発明の一実施形態に係る光デバイスを示す図である。（ａ）は、その光デバイスの平面図であり、（ｂ）は、その光デバイスの断面図である。 図１に示す光デバイスの第１の変形例を示す平面図である。 図１に示す光デバイスの第２の変形例を示す断面図である。 従来の光デバイスを示す図である。（ａ）は、その光デバイスの平面図であり、（ｂ）は、その光デバイスの断面図である。
　〔光デバイスの構成〕
　本発明の一実施形態に係る光デバイス１の構成について、図１を参照して説明する。図１において、（ａ）は、光デバイス１の平面図であり、（ｂ）は、光デバイス１の断面図である。なお、図１の（ｂ）に示す断面図は、図１の（ａ）に示すＡＡ’断面を矢視したものである。
　光デバイス１は、図１に示すように、光ファイバＯＦ、ヒートシンク１１、熱伝導体１２、支持体１３、樹脂体１４、接着剤１５及び接着剤１６を備えている。なお、熱伝導体１２及び支持体１３は、どちらもヒートシンク１１の上面に設けられる部材であるが、互いに別体の部材である。
　光ファイバＯＦは、２本の光ファイバを融着接続したものであり、融着点を含む。光ファイバＯＦの融着点近傍は、被覆が除去された被覆除去区間Ｉａを構成している。以下、被覆除去区間Ｉａに隣接する、被覆が残っている区間のうち、一方を第１被覆区間Ｉｂ１と呼び、他方を第２被覆区間Ｉｂ２と呼ぶ。また、第１被覆区間Ｉｂ１及び第２被覆区間Ｉｂ２を合わせて被覆区間Ｉｂ１、Ｉｂ２と呼ぶ。
　ヒートシンク１１は、光ファイバＯＦの融着点近傍にて生じた熱のうち、後述する熱伝導体１２を介して自身に伝導した熱を外界に拡散させるための構成である。本実施形態においては、直方体状の銅塊をヒートシンク１１として用いる。なお、ヒートシンク１１の材料は、熱伝導率の高い材料であればよく、銅に限定されない。銅以外のヒートシンク１１の好適材料としては、例えば、アルミニウム合金が挙げられる。また、ヒートシンク１１の下面には、図示しないフィンなどが設けられていてもよい。ヒートシンク１１の代わりに、水冷板を用いてもよい。
　熱伝導体１２は、光ファイバＯＦの融着点近傍にて生じた熱のうち、後述する樹脂体１４を介して自身に伝導した熱を前述したヒートシンク１１に伝導させるための構成である。本実施形態においては、ヒートシンク１１の上面に貼り付けられた長方形状のアルミ板（アルミニウム又はアルミニウム合金により構成された板状部材）を熱伝導体１２として用いる。なお、本実施形態においては、熱伝導体１２の材料として、後述する支持体１３の材料と比べて、熱伝導率が大きく、かつ、熱膨張率が大きい材料を用いている。アルミニウム又はアルミニウム合金は、このような条件を満たす材料の一例であり、他の材料、例えば、銅を用いてもよい。
　支持体１３は、光ファイバＯＦを支持するための構成である。本実施形態においては、３つの直方体部（第１直方体部１３１、第２直方体部１３２、および第３直方体部１３３）をＵ字形あるいはＣ字形に組み合わせることによって得られる、平面視形状が弧状のセラミックス塊を支持体１３として用いている。支持体１３は、第１直方体部１３１が光ファイバＯＦに沿うように、かつ、第２直方体部１３２及び第３直方体部１３３が光ファイバＯＦと重なるように配置されている。換言すれば、支持体１３は、熱伝導体１２を三方から取り囲み、かつ、熱伝導体１２の残りの一方に対応する部分が開放された平面視形状を有する。本願明細書において、弧状とは、（１）第１直方体部１３１と第２直方体部１３２との接続部、および、第１直方体部１３１と第３直方体部１３３との接続部の各々が、それぞれ、角をなす図１の（ａ）に示す形状、（２）第１直方体部１３１と第２直方体部１３２との接続部、および、第１直方体部１３１と第３直方体部１３３との接続部の各々を、それぞれ、曲線状に形成したＵ字形、（３）円環状の一部を開放することによって得られるＣ字形、の何れの形状をも含む。ただし、支持体１３の各直方体部１３１～１３３は、熱伝導体１２の各辺から離間しており、支持体１３と熱伝導体１２との間には、隙間が形成されている。これは、熱伝導体１２が熱膨張したときに生じ得る、熱伝導体１２と支持体１３との接触、及び、熱伝導体１２から支持体１３への熱伝導を抑制するためである。
　なお、本実施形態においては、支持体１３の材料として、前述した熱伝導体１２の材料と比べて、熱伝導率が小さく、かつ、熱膨張率が小さい材料を用いている。セラミックスは、このような条件を満たす材料の一例であり、他の材料、例えば、ガラスを用いてもよい。また、支持体１３は、ヒートシンク１１の上面に載置されていればよく、ヒートシンク１１の上面に固定されていなくてもよい。
　上述のように、光デバイス１の支持体１３は、熱伝導体１２を三方から離間して取り囲んでいればよい。したがって、光デバイス１には、図１の（ａ）のように平面視したときの装置サイズを小型化し易いというメリットがある。
　また、光デバイス１においては、支持体１３がヒートシンク１１の上面に形成されている。したがって、光デバイス１には、側面視したときの装置サイズを小型化し易いというメリットがある。
　光ファイバＯＦの被覆除去区間Ｉａは、樹脂体１４により覆われており、樹脂体１４を介して熱伝導体１２と熱接触している。このため、光ファイバＯＦにて生じた熱は、樹脂体１４を介して熱伝導体１２に伝導する。
　本実施形態においては、軟質シリコーン樹脂体を樹脂体１４として用いる。なお、樹脂体１４の材料は、熱伝導性を有する樹脂であって、後述する接着剤１５、１６の材料と比べて、ヤング率が低く、かつ、限界伸び率が大きい樹脂であることが好ましい。軟質シリコーン樹脂は、このような条件を満たす樹脂の一例であり、他の樹脂、例えば、ゴムを用いてもよい。被覆除去区間Ｉａにおいて光ファイバＯＦから光を漏出させる場合には、被覆除去区間Ｉａにおける光ファイバＯＦの最外殻構造（例えば、クラッド）よりも屈折率が高い透明樹脂を用いることが好ましい。逆に、被覆除去区間Ｉａにおいて光ファイバＯＦから光を漏出させない場合には、被覆除去区間Ｉａにおける光ファイバＯＦの最外殻構造よりも屈折率が低い透明又は不透明樹脂を用いても構わない。
　なお、本実施形態においては、樹脂体１４により光ファイバＯＦを覆う範囲を、第１被覆区間Ｉｂ１から第２被覆区間Ｉｂ２にわたる範囲に広げる構成を採用している。ここで、第１被覆区間Ｉｂ１及び第２被覆区間Ｉｂは、被覆除去区間Ｉａの両端にそれぞれに隣接している。また、本実施形態においては、樹脂体１４と光ファイバＯＦとの接触面積、及び、樹脂体１４と熱伝導体１２との接触面積を大きくする構成を採用している。これにより、光ファイバＯＦの融着点近傍にて生じた熱を、より効率的に熱伝導体１２に伝導することが可能になっている。
　光デバイス１において、被覆除去区間Ｉａに隣接する第１被覆区間Ｉｂ１は、接着剤１５を用いて支持体１３の第２直方体部１３２の上面に固定されている。また、光デバイス１において、被覆除去区間Ｉａに隣接する第２被覆区間Ｉｂ２は、接着剤１６を用いて支持体１３の第３直方体部１３３の上面に固定されている。本実施形態においては、硬質シリコーン樹脂体を接着剤１５、１６として用いる。なお、接着剤１５、１６の材料は、前述した樹脂体１４の材料と比べて、ヤング率が高く、かつ、限界伸び率が小さい樹脂であることが好ましい。硬質シリコーン樹脂は、このような条件を満たす樹脂の一例であり、他の樹脂を用いてもよい。
　以上のように構成された光デバイス１において、光ファイバＯＦの融着点近傍にて生じた熱は、（１）樹脂体１４を介して熱伝導体１２に伝導し、（２）熱伝導体１２を介してヒートシンク１１に伝導し、（３）ヒートシンク１１を介して外界に散逸する。あるいは、光ファイバＯＦの融着点近傍にて生じた熱は、（１）光ファイバＯＦの被覆を介して接着剤１５、１６に伝導し、（２）接着剤１５、１６を介して支持体１３に伝導し、（３）支持体１３を介してヒートシンク１１に伝導し、（４）ヒートシンク１１を介して外界に散逸する。
　このように、光ファイバＯＦの融着点近傍において生じた熱は、熱伝導体１２及び支持体１３の双方に伝導し得る。ただし、支持体１３の熱膨張率は、熱伝導体１２の熱膨張率よりも小さい。このため、光デバイス１において、支持体１３から光ファイバＯＦに作用する張力は、従来の光デバイス４において、補強板４２（光デバイス１の熱伝導体１２に相当）から光ファイバＯＦに作用する張力よりも小さくなる。
　しかも、本実施形態に係る光デバイス１においては、熱伝導体１２の熱伝導率を支持体１３の熱伝導率よりも大きくする構成を採用している。このため、光ファイバＯＦの融着点近傍にて発生した熱の大部分は、熱伝導体１２を含む前者の伝導経路を介して外界に散逸する。したがって、熱伝導体１２は、光ファイバＯＦの融着点近傍にて生じた熱による温度上昇が生じ易いのに対して、支持体１３は、光ファイバＯＦの融着点近傍にて生じた熱による温度上昇が生じ難い。
　これにより、上記の効果がより顕著に現れる。なお、熱伝導体１２の熱伝導率を支持体１３の熱伝導率よりも大きくする構成は、上記の効果を顕著にする好ましい構成であるが、上記の効果を得るうえで必須の構成ではない。すなわち、効果の程度を問わなければ、熱伝導体１２の熱伝導率を支持体１３の熱伝導率よりも大きくする構成を必ずしも採用する必要はない。
　さらに、本実施形態に係る光デバイス１においては、熱源（融着点近傍）を被覆除去区間Ｉａに含める構成を採用している。すなわち、光デバイス１においては、熱源を含む被覆除去区間Ｉａにおいて、樹脂体１４を介して光ファイバＯＦと熱伝導体１２とが熱接触する構成を採用している。同時に、光デバイス１においては、熱源を含まない被覆区間Ｉｂ１、Ｉｂ２において、それぞれ接着剤１５、１６を介して光ファイバＯＦを支持体１３に固定する構成を採用している。また、本実施形態に係る光デバイス１においては、支持体１３を熱伝導体１２から離間させる構成を採用している。このため、支持体１３の温度上昇は、更に生じ難くなり、その結果、支持体１３の熱膨張は、更に生じ難くなる。これにより、上記の効果がより顕著に現れる。
　なお、熱源となる融着点（近傍）を被覆除去区間Ｉａに含める構成、及び、支持体１３を熱伝導体１２から離間させる構成は、上記の効果を顕著にする好ましい構成であるが、上記の効果を得るうえで必須の構成ではない。すなわち、効果の程度を問わなければ、熱源を被覆除去区間Ｉａに含める構成、及び、支持体１３を熱伝導体１２から離間させる構成を必ずしも採用する必要はない。
　なお、熱伝導体１２の熱膨張に伴い樹脂体１４を介して光ファイバＯＦに作用する張力は、支持体１３の熱膨張に伴い接着剤１５、１６を介して光ファイバＯＦに作用する張力よりも格段に小さくなる。なぜなら、樹脂体１４は、接着剤１５、１６の材料よりもヤング率の小さい樹脂により構成されているからである。したがって、光デバイス１において光ファイバＯＦに作用する張力は、熱伝導体１２の熱膨張に伴い樹脂体１４を介して光ファイバＯＦに作用する張力を考慮に入れたとしても、従来の光デバイス４において光ファイバＯＦに作用する張力よりも小さくなる。
　なお、光デバイス１は、図１の（ａ）に示すように、樹脂体１４に埋設された熱電対１７を更に備えていてもよい。光デバイス１を、例えば、ファイバレーザの一部として使用する場合、この熱電対１７にて測定された温度を、ファイバレーザの制御部にフィードバックする。これにより、ファイバレーザの制御部は、例えば、樹脂体１４の温度が上がりすぎないように、ファイバレーザの出力を調整することが可能になる。
　〔光デバイスの第１の変形例〕
　次に、光デバイス１の第１の変形例（以下、光デバイス１Ａと記載）について、図２を参照して説明する。図２は、光デバイス１Ａの平面図である。
　光デバイス１と光デバイス１Ａとの相違点は、以下のとおりである。すなわち、光デバイス１においては、図１の（ａ）に示すように、３つの直方体部１３１～１３３を組み合わせた、平面視形状が弧状の支持体１３を用い、この支持体１３により熱伝導体１２を三方から取り囲む構成が採用されている。これに対して、光デバイス１Ａにおいては、図２に示すように、直方体部としてさらに第４直方体部１３４を備えている。光デバイス１Ａは、４つの直方体部１３１～１３４を組み合わせた、平面視形状が閉じた環状の支持体１３Ａを用い、この支持体１３Ａにより熱伝導体１２を四方から取り囲む構成が採用されている。なお、図２には、支持体１３Ａが光ファイバＯＦの融着点を中心とする長方形の周上を通る構成を示しているが、当該構成に代えて、支持体１３Ａが光ファイバＯＦの融着点を中心とする円の周上を通る構成を採用してもよい。
　上述したように、光デバイス１の支持体１３は、光デバイス１Ａの支持体１３Ａと比べて、サイズが小さい。したがって、光デバイス１には、光デバイス１Ａと比べて、平面視したときの装置サイズを小型化し易いというメリットがある。一方、光デバイス１Ａの支持体１３Ａは、光デバイス１の支持体１３と比べて、形状の対称性が高いため、熱膨張しても歪みが生じ難い。したがって、光デバイス１Ａには、光デバイス１と比べて、光ファイバＯＦが張力以外の応力を支持体１３Ａから受け難いというメリットがある。また、光デバイス１Ａの支持体１３Ａは、光デバイス１の支持体１３と比べて、サイズが大きいため、温度が上昇し難い。したがって、光デバイス１Ａには、支持体１３Ａがより熱膨張し難いというメリットがある。
　〔光デバイスの第２の変形例〕
　次に、光デバイス１の第２の変形例（以下、光デバイス１Ｂと記載）について、図３を参照して説明する。図３は、光デバイス１Ｂの断面図である。
　光デバイス１と光デバイス１Ｂとの相違点は、以下のとおりである。すなわち、光デバイス１においては、図１の（ｂ）に示すように、支持体１３がヒートシンク１１の上面に載置されている。これに対して、光デバイス１Ｂにおいては、図３に示すように、支持体１３がヒートシンク１１の上面に載置されていない。具体的には、支持体１３は、接着剤１５、１６を介して光ファイバＯＦの上方かつヒートシンク１１から離間した位置に配置されている。このとき、接着剤１５は、支持体１３の下面と光ファイバＯＦの第１被覆区間Ｉｂ１とを固定している。また、接着剤１６は、支持体１３の下面と光ファイバＯＦの第２被覆区間Ｉｂ２とを固定している。また、光デバイス１Ｂにおいては、図３に示すように、光ファイバＯＦの第１被覆区間Ｉｂ１が樹脂体１８を介して熱伝導体１２と熱接触しており、光ファイバＯＦの第２被覆区間Ｉｂ２が樹脂体１９を介して熱伝導体１２と熱接触している。なお、支持体１３は、支持体１３の重さが側圧として光ファイバＯＦに作用しないよう、例えば、光デバイス１Ｂの蓋（不図示）の下面に固定されている。
　上述したように、光デバイス１においては、支持体１３がヒートシンク１１の上面に形成されている。したがって、光デバイス１には、光デバイス１Ｂと比べて、側面視したときの装置サイズを小型化し易いというメリットがある。一方、光デバイス１Ｂにおいては、光ファイバＯＦの第１被覆区間Ｉｂ１及び第２被覆区間Ｉｂ２が熱伝導体１２と熱接触している。したがって、光デバイス１Ｂには、光デバイス１と比べて、第１被覆区間Ｉｂ１及び第２被覆区間Ｉｂ２の温度が上昇し難いというメリットがある。また、光デバイス１Ｂにおいては、光ファイバＯＦから熱伝導体１２への熱が下向きに伝導されるのに対して、光ファイバＯＦから支持体１３への熱が上向きに伝導されるため、支持体１３の温度が上昇し難い。したがって、光デバイス１Ｂには、支持体１３がより熱膨張し難いというメリットがある。
　〔まとめ〕
　本発明の一態様に係る光デバイス（１、１Ａ、１Ｂ）は、熱伝導体（１２）と、上記熱伝導体（１２）とは別体の支持体（１３、１３Ａ）であって、熱膨張率が上記熱伝導体（１２）よりも小さい支持体（１３、１３Ａ）と、被覆除去区間（Ｉａ）を覆う樹脂体（１４）を介して上記熱伝導体（１２）に熱接触すると共に、該被覆除去区間（Ｉａ）に隣接する２つの被覆区間（Ｉｂ１、Ｉｂ２）の各々において上記支持体（１３、１３Ａ）に固定された光ファイバ（ＯＦ）と、を備えている、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、従来の光デバイスにおける補強構造の放熱機能が熱伝導体によって代替され、従来の光デバイスにおける補強構造の補強機能が支持体によって代替される。しかも、上記の構成によれば、相対的に熱膨張率が小さい支持体の熱膨張量は、相対的に熱膨張率が大きい熱伝導体の熱膨張量よりも小さくなる。このため、上記の構成によれば、支持体から光ファイバに作用する張力を、従来の光デバイスにおいて補強板から光ファイバに作用する張力よりも小さくすることができる。これにより、上記の構成によれば、光ファイバの機械的信頼性を、従来の光デバイスよりも高めることができる。
　本発明の一態様に係る光デバイス（１）において、上記支持体（１３、１３Ａ）の熱伝導率は、上記熱伝導体（１２）の熱伝導率よりも小さい、ことが好ましい。
　上記の構成によれば、支持体の温度上昇を、更に生じ難くすることができる。したがって、上記の構成によれば、光ファイバの機械的信頼性を、更に高めることができる。
　本発明の一態様に係る光デバイス（１、１Ａ、１Ｂ）において、上記光ファイバ（ＯＦ）は、上記２つの被覆区間（Ｉｂ１、Ｉｂ２）の各々において接着剤（１５、１６）により上記支持体（１３、１３Ａ）に固定されており、上記樹脂体（１４）のヤング率は、上記接着剤（１５、１６）のヤング率よりも小さい、ことが好ましい。
　上記の構成によれば、熱伝導体の熱膨張に伴い熱伝導体から樹脂体を介して光ファイバに作用する張力は、支持体の熱膨張に伴い接着剤を介して支持体から光ファイバに作用する張力よりも小さくなる。したがって、本発明の一態様に係る光デバイスにおいて光ファイバに作用する張力は、熱伝導体の熱膨張に伴い樹脂体を介して熱伝導体から光ファイバに作用する張力を考慮に入れたとしても、従来の光デバイスにおいて光ファイバに作用する張力よりも小さくなる。
　本発明の一態様に係る光デバイス（１、１Ａ、１Ｂ）において、上記熱伝導体（１２）と上記支持体（１３、１３Ａ）との間には、隙間が存在する、ことが好ましい。
　上記の構成によれば、上記熱伝導体が熱膨張したときに、上記熱伝導体が上記支持体に接触し難くなる。
　本発明の一態様に係る光デバイス（１）において、上記支持体（１３）は、上記熱伝導体の三方を囲う弧状の支持体（１３１、１３２、１３３）である、ことが好ましい。
　上記の構成によれば、光デバイスのサイズを小型化することが容易になる。
　本発明の一態様に係る光デバイス（１Ａ）において、上記支持体（１３Ａ）は、上記熱伝導体の四方を囲う環状の支持体（１３１、１３２、１３３、１３４）である、ことが好ましい。
　上記の構成によれば、光ファイバが張力以外の応力を受け難くなる。
　本発明の一態様に係る光デバイス（１、１Ａ、１Ｂ）において、上記光ファイバ（ＯＦ）は、上記被覆除去区間（Ｉａ）内に融着点を含んでいる、ことが好ましい。
　光ファイバにおける融着点は熱源となる。上記構成によれば、被覆区間において光ファイバに固定された支持体は、熱源である融着点を含む被覆除去区間において樹脂体を介して光ファイバと熱接触する熱伝導体と比べて、温度が上昇し難い。したがって、上記の構成によれば、光ファイバの機械的信頼性を高めるという上記の効果がより顕著に現れる。
　〔付記事項〕
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　１、１Ａ、１Ｂ　　　光デバイス
　１１　　　　　　　　　　ヒートシンク
　１２　　　　　　　　　　熱伝導体
　１３　　　　　　　　　　支持体
　１３１　　　　　　　　　　　第１直方体部
　１３２　　　　　　　　　　　第２直方体部
　１３３　　　　　　　　　　　第３直方体部
　１３４　　　　　　　　　　　第４直方体部
　１４、１８、１９　　　　樹脂体
　１５、１６　　　　　　　接着剤
　１７　　　　　　　　　　熱電対
　Ｉａ　　　　　　　　　　被覆除去区間
　Ｉｂ１　　　　　　　　　第１被覆区間
　Ｉｂ２　　　　　　　　　第２被覆区間
　ＯＦ　　　　　　　　　　光ファイバ

Claims (7)

  1. 　熱伝導体と、
    　上記熱伝導体とは別体の支持体であって、熱膨張率が上記熱伝導体よりも小さい支持体と、
    　被覆除去区間を覆う樹脂体を介して上記熱伝導体に熱接触すると共に、該被覆除去区間に隣接する２つの被覆区間の各々において上記支持体に固定された光ファイバと、を備えている、
    ことを特徴とする光デバイス。
  2. 　上記支持体の熱伝導率は、上記熱伝導体の熱伝導率よりも小さい、
    ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  3. 　上記光ファイバは、上記２つの被覆区間の各々において接着剤により上記支持体に固定されており、
    　上記樹脂体のヤング率は、上記接着剤のヤング率よりも小さい、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光デバイス。
  4. 　上記熱伝導体と上記支持体との間には、隙間が存在する、
    ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の光デバイス。
  5. 　上記支持体は、上記熱伝導体の三方を囲う弧状の支持体である、
    ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の光デバイス。
  6. 　上記支持体は、上記熱伝導体の四方を囲う環状の支持体である、
    ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の光デバイス。
  7. 　上記光ファイバは、上記被覆除去区間内に融着点を含んでいる、
    ことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の光デバイス。
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