WO2019240064A1 - ビームプロファイル変換器、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置 - Google Patents

ビームプロファイル変換器、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置 Download PDF

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真木 岩間
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    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating

Definitions

  • the present invention relates to a beam profile converter, a catheter device, and a laser ablation device.
  • a technique for performing treatment by inserting a catheter with an optical fiber inserted into a patient's body is known. Such a technique is used in, for example, a laser ablation apparatus.
  • the laser ablation device performs treatment by, for example, inserting a catheter into a patient's body, outputting laser light for cauterization from the tip of an optical fiber, and irradiating it toward a target site such as an affected area.
  • the laser ablation device may be used to irradiate the patient's epidermis with laser light.
  • a top hat shape may be preferable to a Gaussian shape having a sharp peak.
  • Laser light with a top-hat beam profile can uniformly apply light energy over a larger area, for example, without applying excessive light energy in the depth direction to the target location, compared to a Gaussian-shaped laser beam. it can.
  • Various techniques for converting a beam profile of laser light into a top hat shape are disclosed (Patent Documents 1 to 5). This conversion of the beam profile is also called homogenization.
  • Patent Documents 1 to 4 are not simple because a special optical fiber is used for conversion into a top hat shape or an additional special optical element is required.
  • the technique of Patent Document 5 is to input the optical axis of the laser beam inclined to the optical axis of the optical fiber for conversion into the top hat shape, but the conversion of the beam profile is not always efficient.
  • the optical fiber needs to have a certain length for sufficient conversion.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a beam profile converter, a catheter device, and a laser ablation device that can efficiently convert a beam profile of laser light with a simple configuration. It is to provide.
  • a beam profile converter includes a first optical fiber that outputs guided light from a first end surface, and the light is a second end surface. And a second optical fiber that is a multimode optical fiber that guides the light, and the core diameter of the second optical fiber is larger than the core diameter at the first end face of the first optical fiber.
  • the light output from the first end face is input to the core portion of the second end face in a direction inclined with respect to the second end face at a position separated from the optical axis of the second optical fiber.
  • the beam profile converter according to an aspect of the present invention is characterized in that the first end face and the second end face are non-parallel.
  • the first end face of the first optical fiber and the second end face of the second optical fiber are fusion-bonded, and the first end face of the first optical fiber is fused with the first end face.
  • the optical axis of one optical fiber and the optical axis of the second optical fiber are separated from each other and are inclined with respect to each other.
  • the first end surface is inclined with respect to the optical axis of the first optical fiber, or the second end surface is aligned with the optical axis of the second optical fiber. It is characterized in that it is inclined.
  • a beam profile converter includes an optical element that refracts the light and is disposed between the first end surface of the first optical fiber and the second end surface of the second optical fiber. It is characterized by providing.
  • a beam profile converter includes: a cladding diameter ⁇ 1 at the first end face of the first optical fiber; and a core diameter ⁇ 2 at the second end face of the second optical fiber.
  • the distance D between the input position of the light output from one end face to the second optical fiber and the optical axis of the second optical fiber is expressed by the following equation (1). ( ⁇ 2 ⁇ 1 ) / 2> D ⁇ ⁇ 1/2 (1)
  • the beam profile converter according to an aspect of the present invention is characterized in that the core diameter of the second optical fiber is 1.5 times or more larger than the core diameter at the first end face of the first optical fiber.
  • the beam profile converter according to an aspect of the present invention is characterized in that a beam profile of light output by being guided through the second optical fiber has a top hat shape.
  • a beam profile converter includes a plurality of the first optical fibers.
  • the light output from the first end surface of each of the plurality of first optical fibers has different distances from the optical axis of the second optical fiber. In the position, the signal is input to the core portion of the second end face.
  • the beam profile converter includes a selection unit that selectively outputs the light from any one of the plurality of first optical fibers.
  • the beam profile converter according to an aspect of the present invention is characterized in that the first optical fiber has a tapered portion in which a core portion and a cladding portion are tapered in a tapered shape toward the first end face side. To do.
  • a catheter device includes the beam profile converter and a catheter body into which at least a part of the beam profile converter is inserted.
  • a laser ablation apparatus includes the beam profile converter and a laser light source that outputs the light that is laser light for ablation to the first optical fiber.
  • the beam profile of the laser beam can be efficiently converted into a top hat shape with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a laser ablation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a main part of the beam profile converter.
  • FIG. 3 is a diagram showing a laser light output / input state.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a simulation result.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a simulation result.
  • FIG. 4C is a diagram illustrating a simulation result.
  • FIG. 5A is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the second embodiment.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating a laser beam output / input state of the beam profile converter according to the second embodiment.
  • FIG. 5A is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the second embodiment.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating a laser beam output / input state of the beam profile converter according to the second
  • FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the third embodiment.
  • FIG. 6B is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the fifth embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the sixth embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating a laser beam output / input state in the beam profile converter according to the seventh embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating a laser beam output / input state in the beam profile converter according to the seventh embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating an input / output state of laser light in the beam profile converter according to the eighth embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the ninth embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the tenth embodiment.
  • FIG. 13A is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 13B is a schematic diagram illustrating a cross section of the beam profile converter according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 13C is a schematic diagram illustrating a laser beam output / input state of the beam profile converter according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a laser ablation apparatus according to the first embodiment.
  • the laser ablation device 1000 includes a laser light source 1001, an output optical fiber 1002, a connection unit 1003, a monitor device 1004, and a catheter device 100.
  • the catheter device 100 includes a catheter body 110, an optical element 120, and a beam profile converter 10.
  • the beam profile converter 10 includes at least an optical fiber 1, an optical fiber 2, and a housing 3.
  • the laser light source 1001 includes a laser light source such as an optical fiber laser, and outputs the laser light L1 for cauterization to the output optical fiber 1002.
  • the output optical fiber 1002 is a single mode optical fiber or a multimode optical fiber.
  • the output optical fiber 1002 is optically connected to the optical fiber 1 of the beam profile converter 10 via the connection unit 1003. Accordingly, the laser light source 1001 can output the laser light L1 to the optical fiber 1.
  • the catheter body 110 is made of a flexible material such as resin.
  • the catheter body 110 may have a laser beam output window 111 made of a material having excellent laser beam transmission.
  • the catheter body 110 is shown transparent in FIG. A part of the optical fiber 1, the optical fiber 2, and the housing 3, which are at least part of the beam profile converter 10, are inserted into the lumen of the catheter body 110.
  • the optical element 120 is disposed in the lumen of the catheter body 110 in the vicinity of the laser light output window 111 and is optically connected to the optical fiber 2 of the beam profile converter 10.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a main part of the beam profile converter 10.
  • the beam profile converter 10 includes a ferrule 4, fiber fixing members 5 a and 5 b, a resin 6, a light receiving element 7, and an electric wire 8 in addition to the optical fiber 1, the optical fiber 2, and the housing 3.
  • the optical fiber 1 as the first optical fiber is a single mode or multimode optical fiber including a core portion 1a and a cladding portion 1b.
  • the optical fiber 1 is, for example, a step index type or a graded index type multimode optical fiber, but is not particularly limited.
  • the optical fiber 1 has, for example, a core diameter of 105 ⁇ m, a cladding diameter of 125 ⁇ m, and a numerical aperture (NA) of 0.15, but is not particularly limited.
  • the optical fiber 1 has an end face 1c as a first end face.
  • the end face 1c is parallel to the x axis and is inclined with respect to the optical axis OX1 of the optical fiber 1 that is the central axis of the core portion 1a and extends in the z direction. That is, the optical fiber 1 is a so-called oblique cut.
  • the optical fiber 1 outputs the guided laser beam L1 from the end face 1c.
  • the optical fiber 2 that is the second optical fiber is a multimode optical fiber including a core portion 2a and a cladding portion 2b.
  • the optical fiber 2 is, for example, a step index type or a graded index type multimode optical fiber, but is not particularly limited.
  • the core diameter of the optical fiber 2 is larger than the core diameter at the end face 1c of the optical fiber 1, for example, 1.5 times or more.
  • the optical fiber 2 has, for example, a core diameter of 400 ⁇ m, a cladding diameter of 440 ⁇ m, and an NA of 0.22, but is not particularly limited.
  • the optical fiber 2 has an end face 2c as a second end face.
  • the end surface 2c is orthogonal to the optical axis OX2 of the optical fiber 2 that is the central axis of the core portion 2a and extends in the z direction, and is parallel to the xy plane.
  • the core part 2a is the state exposed in the end surface 2c, the state by which the lens, the permeable film, etc. were further provided in the surface of the end surface 2c may be sufficient.
  • the end surface 2c is not limited to a planar shape, and may be a non-planar shape such as a convex shape or a concave shape.
  • the laser light L1 output from the end face 1c of the optical fiber 1 is input to the core portion 2a of the end face 2c and guides the laser light L1.
  • the guided laser beam L1 is output to the optical element 120 as the laser beam L2.
  • the optical element 120 condenses the laser light L2, bends the optical path, and outputs the light from the laser light output window 111 of the catheter body 110.
  • the distance D with respect to the optical axis OX2 of 2 is preferably represented by the following equation (1). ( ⁇ 2 ⁇ 1 ) / 2> D ⁇ ⁇ 1/2 (1)
  • the distance D from the optical axis is preferably 62.5 ⁇ m or more and 135.5 ⁇ m or less.
  • the housing 3 is, for example, a cylindrical body and accommodates an end including the end surface 1c of the optical fiber 1 and an end including the end surface 2c of the optical fiber 2. Moreover, the housing
  • the housing 3 is preferably made of a material having high thermal conductivity such as aluminum in order to efficiently dissipate heat generated by the absorbed stray light.
  • the ferrule 4 is a cylindrical body made of, for example, zirconia, to which the optical fiber 1 is inserted and fixed, and is cut obliquely so that one end side is flush with the end face 1c.
  • the fiber fixing member 5 a is a cylindrical body made of metal, for example, and fixes the optical fiber 1 to the housing 3 via the ferrule 4.
  • the resin 6 adheres the ferrule 4 and the fiber fixing member 5a.
  • the fiber fixing member 5 b is a cylindrical body made of, for example, metal, and fixes the optical fiber 2 to the housing 3. By fixing the optical fiber 1 and the optical fiber 2 to the housing 3, the relative positional relationship between the optical fiber 1 and the optical fiber 2 is fixed.
  • the optical axis OX1 of the optical fiber 1 and the optical axis OX2 of the optical fiber 2 coincide.
  • the light receiving element 7 is constituted by a photodiode, for example, and receives the stray light L3 which is a part of the stray light described above, and outputs a current signal corresponding to the received light intensity to the electric wire 8.
  • the electric wire 8 is connected to the monitor device 1004 as shown in FIG.
  • the monitor device 1004 has a function of receiving a current signal and monitoring the intensity of the laser light L1 based on the current signal.
  • the monitor device 1004 has a function of outputting a predetermined control signal to the laser light source 1001 based on the intensity of the monitored laser light L1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a laser light output / input state, and is a view of the optical fibers 1 and 2 of FIG. 2 as viewed from the negative z-axis direction.
  • the optical fiber 1 is input from the laser light source 1001 and outputs the guided laser light L1 from the end face 1c.
  • the end face 1c is inclined with respect to the optical axis OX1.
  • the laser light L1 output from the end surface 1c travels in a direction inclined from the optical axis OX1 within a plane parallel to the yz plane. It is assumed that the beam profile P1 of the laser light L1 has a Gaussian shape.
  • the end surface 1c and the end surface 2c are non-parallel and are separated by an appropriate distance (for example, 100 ⁇ m or less on the optical axis).
  • the core diameter of the optical fiber 2 is larger than the core diameter at the end face 1 c of the optical fiber 1.
  • the laser beam L1 output from the end surface 1c is input to the core portion 2a of the end surface 2c with low loss.
  • the laser beam L1 is input in a direction inclined with respect to the end face 2c at a position separated from the optical axis OX2 of the optical fiber 2 by a distance D.
  • the laser beam L1 output from the end surface 1c is in relation to the optical axis OX2 of the optical fiber 2 immediately before and after the laser beam L1 is input to the core portion 2a of the end surface 2c at a position separated from the optical axis OX2 of the optical fiber 2. Inclined.
  • the optical fiber 2 which is a multimode optical fiber, guides the laser light L 1, a component of a Gaussian-shaped beam profile guided as a meridional light beam from the laser light L 1 and a donut guided as a skew light beam. A beam profile component of the shape is generated.
  • the laser light L2 output from the optical fiber 2 is a laser light having a top hat-shaped beam profile P2 in which the meridional ray and the skew ray are mixed. That is, the optical fiber 2 functions as an optical fiber that converts the beam profile.
  • the laser beam L1 output from the end surface 1c is input to the core portion 2a of the end surface 2c in a direction inclined with respect to the end surface 2c at a position spaced from the optical axis OX2 of the optical fiber 2 (offset position).
  • offset position the position spaced from the optical axis OX2 of the optical fiber 2
  • beam profile conversion can be performed efficiently with the optical fiber 2.
  • the beam profile converter 10 does not use a special optical fiber or an additional special optical element, and is realized with a simple configuration.
  • the core diameter of the optical fiber 2 is 1.5 times or more larger than the core diameter at the end face 1c of the optical fiber 1, the loss is lower and beam profile conversion can be performed with the shorter optical fiber 2. it can.
  • the optical axis OX1 and the optical axis OX2 are made to coincide with each other, and the end surface 1c and the end surface 2c are made non-parallel so that the laser beam L1 is separated from the optical axis OX2.
  • An input state of inputting in a direction inclined with respect to 2c is realized.
  • the configuration of the beam profile converter 10 can be modified so that the input state is realized.
  • the optical axis OX1 and the optical axis OX2 do not have to coincide with each other, and the optical axis OX1 and the optical axis OX2 may not be parallel.
  • the ratio of the meridional ray component and the skew ray component can be adjusted to adjust the beam profile of the laser beam L2.
  • a top hat shape close to a Gaussian shape or a top hat shape close to a donut shape may be used.
  • the top hat shape is a profile that is similar or substantially similar to a super Gaussian shape having an order m of 3 or more.
  • the core diameter is 105 ⁇ m
  • the cladding diameter is 125 ⁇ m
  • the refractive index of the core part 1a is 1.56
  • the refractive index of the cladding part 1b is 1.53
  • the normal of the end face 1c is inclined with respect to the optical axis OX1.
  • the angle was set to 8 °
  • the spread angle of the laser beam L1 was set to 7 °.
  • the core diameter was set to 400 ⁇ m
  • the cladding diameter was set to 440 ⁇ m
  • the refractive index of the core part 2a was set to 1.56
  • the refractive index of the cladding part 2b was set to 1.53
  • the length was set to 1 m. Then, the positional relationship between the optical axes OX1 and OX2 that are parallel to each other is adjusted so that the distance D that is the offset amount from the optical axis OX2 is 0 mm, 0.05 mm, or 0.125 mm, and the optical fiber 2
  • the beam profile of the laser beam L2 output from is calculated by simulation.
  • 4A, 4B, and 4C are diagrams showing simulation results.
  • 4A, 4B, and 4C are the cases where the distance D is 0 mm, 0.05 mm, and 0.125 mm, respectively.
  • White indicates a region with high light intensity.
  • the region where the light intensity was high was narrow and substantially Gaussian. That is, when the distance D is 0 mm, it is confirmed that the optical fiber 2 having a length of 1 m does not generate a sufficient skew ray component and cannot perform sufficient beam profile conversion.
  • the distance D was 0.05 mm
  • the region with high light intensity had a wider top hat shape
  • the distance D was 0.125 mm the region with high light intensity had a wider top hat shape. From this, it was confirmed that by making the distance D greater than 0, beam profile conversion can be performed more efficiently with the optical fiber 2 having a length of 1 m.
  • any of the beam profile converters according to the following embodiments can be used in place of the beam profile converter 10 in the laser ablation apparatus 1000 and the catheter apparatus 100.
  • any of the beam profile converters according to the following embodiments appropriately includes a housing, a ferrule, a fiber fixing member, a resin, a light receiving element, an electric wire, and the like similar to those of the beam profile converter 10 as necessary. Can do.
  • FIG. 5A is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the second embodiment.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating a laser light input / output state, and is a view of the optical fibers 1 and 2 of FIG. 5A as viewed from the negative direction of the z-axis.
  • the end face 1c of the optical fiber 1 cut obliquely and the end face 2c of the optical fiber 2 are fusion-connected.
  • the optical axis (not shown) of the optical fiber 1 and the optical axis OX2 of the optical fiber 2 are separated in the y direction on the fusion splicing surface.
  • the end face 1c and the end face 2c are parallel to each other, but the optical axis of the optical fiber 1 and the optical axis OX2 of the optical fiber 2 are inclined with respect to each other in a plane parallel to the yz plane.
  • the beam profile converter 10A realizes an input state in which the laser beam L1 is input in a direction inclined with respect to the end face 2c at a position separated from the optical axis OX2 by the above configuration. Therefore, in the beam profile converter 10 ⁇ / b> A, as with the beam profile converter 10, the effects of simple configuration, low cost, and efficiency can be obtained.
  • the reflected return light enters the clad of the optical fiber on the input side, causing the resin and the like to generate heat. Therefore, in order to suppress heat generation of resin or the like, it is desirable to provide a heat radiating portion on the fused portion side in the coating portion of the optical fiber on the input side.
  • the heat radiating portion is configured by applying heat radiating silicone, for example.
  • FIGS. 6A and 6B are schematic views illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the third embodiment.
  • the beam profile converter 10B includes optical fibers 1B1, 1B2, and 1B3, a selection unit 9, and an optical fiber 2.
  • the optical fiber 1B3 includes a core portion 1B3a and a cladding portion 1B3b having the same configuration as the corresponding elements in the optical fiber 1, and is optically connected to the connection portion 1003.
  • the optical fiber 1 ⁇ / b> B ⁇ b> 3 guides the laser beam L ⁇ b> 1 input from the connection unit 1003 and outputs it to the selection unit 9.
  • the selection means 9 selectively outputs the input laser light L1 to one of the optical fibers 1B1 and 1B2. That is, the selection unit 9 has a function of selectively outputting the laser light L1 from either one of the optical fibers 1B1 and 1B2.
  • the selection means 9 includes, for example, an optical switch, and receives a control signal from a controller (not shown) or the like, and switches the output destination of the laser light L1.
  • the optical fiber 1B1 as the first optical fiber includes a core portion 1B1a and a cladding portion 1B1b having the same configuration as the corresponding elements in the optical fiber 1.
  • the optical fiber 1B1 has an obliquely cut end surface 1B1c as a first end surface.
  • the optical fiber 1B2 as the first optical fiber includes a core portion 1B2a and a cladding portion 1B2b having the same configuration as the corresponding elements in the optical fiber 1.
  • the optical fiber 1B2 has an obliquely cut end face 1B2c as a first end face.
  • the optical axes of the optical fibers 1B1 and 1B2 extend in the z direction at different positions in the y direction.
  • the laser beam L1 when the laser beam L1 is output from the optical fiber 1B1, it is separated from the optical axis OX2 of the optical fiber 2 by a distance D1 when it is input to the core portion 2a of the end face 2c.
  • the laser beam L1 is input in a direction inclined with respect to the end face 2c.
  • the optical fiber 2 performs beam profile conversion and outputs a laser beam L2B1 having a beam profile P2B1 having a predetermined top hat shape.
  • the distance from the optical axis OX2 of the optical fiber 2 is smaller than the distance D1 when input to the core portion 2a of the end face 2c.
  • the laser beam L1 is input in a direction inclined with respect to the end face 2c.
  • the optical fiber 2 performs beam profile conversion and outputs a laser beam L2B2 having a beam profile P2B2 having a top hat shape different from the beam profile P2B1.
  • the laser beams L1 output from the end faces 1B1c and 1B2c are input to the core 2a at positions where the distances from the optical axis OX2 of the optical fiber 2 are different from each other.
  • the beam profile converter 10B it is possible to switch between outputting the laser light L1 from the optical fiber 1B1 or the optical fiber 1B2.
  • the beam profile converter 10B similarly to the beam profile converter 10, the beam profile converter 10B has a simple configuration, low cost, and efficiency, and can switch and output laser beams having different top hat beam profiles.
  • the following selection means may be employed instead of the selection means 9. That is, an input side optical connector is provided at each of the end portion of the optical fiber 1B1 opposite to the end surface 1B1c and the end portion of the optical fiber 1B2 opposite to the end surface 1B2c. On the other hand, an output side optical connector is provided in the connection portion 1003. And you may employ
  • the beam profile converter 10B includes two optical fibers 1B1 and 1B2 as a plurality of first optical fibers, but may be configured to include three or more first optical fibers. In this case, the three or more first optical fibers can be configured using, for example, an optical fiber bundle.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the fourth embodiment.
  • the beam profile converter 10C includes an optical fiber 1C and an optical fiber 2C.
  • the optical fiber 1 ⁇ / b> C that is the first optical fiber includes a core portion 1 ⁇ / b> Ca having the same configuration as the corresponding element in the optical fiber 1 and a cladding portion 1 ⁇ / b> Cb.
  • the optical fiber 1C has an end face 1Cc as a first end face. The end face 1Cc is orthogonal to the optical axis (not shown) of the optical fiber 1C extending in the z direction, and is parallel to the xy plane.
  • the optical fiber 2 ⁇ / b> C that is the second optical fiber includes a core portion 2 ⁇ / b> Ca and a cladding portion 2 ⁇ / b> Cb having the same configuration as the corresponding elements in the optical fiber 2.
  • the optical fiber 2C has an end face 2Cc as a second end face.
  • the end face 2Cc is parallel to the x axis and is inclined with respect to the optical axis OX2C of the optical fiber 2C extending in the z direction. That is, the optical fiber 2C is a so-called oblique cut. Further, the end surface 1Cc and the end surface 2Cc are non-parallel.
  • the optical axis of the optical fiber 1C and the optical axis OX2C of the optical fiber 2C are parallel, but are separated in the y direction.
  • the optical fiber 1C outputs the guided laser beam L1 from the end face 1Cc.
  • the laser beam L1 output from the end face 1Cc travels in the z direction.
  • the laser light L1 output from the end face 1Cc is input to the core portion 2Ca of the end face 2Cc at a position away from the optical axis OX2C.
  • the end face 2Cc is inclined with respect to the z-axis.
  • the laser light L1 input from the end face 2Cc is inclined in the direction inclined from the optical axis OX2C in the end face 2Cc in a plane parallel to the yz plane. input.
  • the laser light L1 output from the optical fiber 1C is parallel to the optical axis OX2C of the optical fiber 2C until immediately before being input to the core 2Ca, but at the end face 2Cc at a position away from the optical axis OX2C of the optical fiber 2C.
  • the light After being input to the core portion 2Ca, the light is refracted in a direction inclined with respect to the optical axis OX2C of the optical fiber 2C.
  • the beam profile converter 10C as in the case of the beam profile converter 10, the optical fiber 2C functions as an optical fiber for converting the beam profile, and outputs the laser light L2.
  • the beam profile converter 10 ⁇ / b> C can perform beam profile conversion with low cost and efficiency with a simple configuration.
  • the configuration of the beam profile converter 10C may be modified to make the optical axis of the optical fiber 1C and the optical axis OX2C non-parallel.
  • the distance between the end surface 1Cc and the end surface 2Cc, the core diameter and refractive index of the core portion 1Ca, and the core diameter and refractive index of the core portion 2Ca can be adjusted.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the fifth embodiment.
  • the beam profile converter 10D includes an optical fiber 1C and an optical fiber 2, and has a configuration in which a triangular prism 11 is disposed between the end face 1Cc of the optical fiber 1C and the end face 2c of the optical fiber 2.
  • the optical fiber 1C outputs the guided laser beam L1 from the end face 1Cc.
  • the laser beam L1 output from the end face 1Cc travels in the z direction and is input to the triangular prism 11.
  • the triangular prism 11 is an example of an optical element that refracts the laser beam L1, and refracts the laser beam L1 so that the traveling direction of the laser beam L1 is inclined from the z axis in a plane parallel to the yz plane.
  • the laser beam L1 is input to the core portion 2a of the end face 2c of the optical fiber 2 at a position away from the optical axis OX2, and the end face 2c is inclined from the optical axis OX2 in a plane parallel to the yz plane. Enter in the direction.
  • the optical fiber 2 outputs the laser beam L2 subjected to the beam profile conversion.
  • the beam profile converter 10D as in the case of the beam profile converter 10, the beam profile conversion can be performed with a simple configuration at low cost and efficiently.
  • the triangular prism 11 may be provided in contact with the end face 2 c of the optical fiber 2.
  • the laser light L1 output from the end face 1Cc of the optical fiber 1C is parallel to the optical axis OX2 of the optical fiber 2 until just before being input to the triangular prism 11, but is refracted by the triangular prism 11 and is end face 2c.
  • the optical axis OX2 is inclined.
  • the triangular prism 11 may be provided in contact with the end face 1Cc of the optical fiber 1C. Even in this case, the laser beam L1 is input in a direction inclined from the optical axis OX2 immediately after being input to the core portion 2a of the end face 2c.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the sixth embodiment.
  • the beam profile converter 10E has a configuration in which the triangular prism 11 in the configuration of the beam profile converter 10D shown in FIG. 8 is replaced with a lens 11E that is an example of an optical element that refracts the laser light L1.
  • the lens 11E is disposed between the end face 1Cc and the end face 2c so that the optical axis OX3 does not coincide with either the optical axis 1C of the optical fiber 1C or the optical axis OX2 of the optical fiber 2.
  • the laser light L1 output from the end face 1Cc is inclined by the lens 11E in a direction in which the traveling direction of the laser light L1 is inclined from the z axis in a plane parallel to the yz plane.
  • the laser beam L1 is input to the core portion 2a of the end face 2c of the optical fiber 2 at a position away from the optical axis OX2, and the end face 2c is inclined from the optical axis OX2 in a plane parallel to the yz plane. Enter in the direction.
  • the optical fiber 2 outputs the laser beam L2 subjected to the beam profile conversion.
  • the beam profile converter 10E as in the case of the beam profile converter 10, it is possible to perform the beam profile conversion with low cost and efficiency with a simple configuration.
  • the lens 11E may be provided in contact with the end face 2c of the optical fiber 2.
  • the laser light L1 output from the end face 1Cc of the optical fiber 1C is parallel to the optical axis OX2 of the optical fiber 2 until immediately before being input to the lens 11E, but is refracted by the lens 11E and is cored on the end face 2c.
  • the lens 11E may be provided in contact with the end face 1Cc of the optical fiber 1C. Even in this case, the laser beam L1 is input in a direction inclined from the optical axis OX2 when it is input to the core portion 2a of the end face 2c.
  • the laser beam L1 travels in a plane that is parallel to the yz plane and includes the optical axes OX1 and OX2 after being output from the optical fiber 1. 2 is entered.
  • the input / output state of the laser beam L1 is not limited to this.
  • the optical axis of the optical fiber 1 and the optical axis OX2 of the optical fiber 2 are separated from each other to form a plane parallel to the zx plane.
  • the laser light L ⁇ b> 1 travels in a direction parallel to the yz plane and inclined with respect to the z axis, and is input to the optical fiber 2.
  • the traveling direction of the laser beam L1 and the optical axis OX2 are in a twisted positional relationship.
  • the optical fiber 1 is disposed so that the end face 1c is parallel to the xy plane.
  • the optical axis of the optical fiber 1 and the optical axis OX2 of the optical fiber 2 are spaced apart to form a plane parallel to the zx plane.
  • the laser light L ⁇ b> 1 travels in a direction inclined with respect to any of the xy plane, the yz plane, and the zx plane, and is input to the optical fiber 2.
  • the traveling direction of the laser beam L1 and the optical axis OX2 are in a twisted positional relationship.
  • the optical fiber 1 is arranged in a state rotated about 45 ° clockwise around the optical axis from the state of the optical fiber 1 in FIG.
  • the traveling direction of the laser light L1 and the optical axis OX2 may be in a twisted positional relationship.
  • the optical axis of the second optical fiber and the traveling direction of the laser light input to the second optical fiber may be in a twisted positional relationship.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the ninth embodiment.
  • the beam profile converter 10H includes two optical fibers 1H and an optical fiber 2.
  • Each of the two optical fibers 1H includes a core portion 1Ha and a cladding portion 1Hb having the same configuration as the corresponding elements in the optical fiber 1.
  • Each optical fiber 1H has an end face 1Hc that is inclined with respect to each optical axis. Further, each optical fiber 1H has a tapered portion 1Hd in which the core portion 1Ha and the cladding portion 1Hb are tapered in a tapered shape toward the end face 1Hc.
  • the end face 1Hc of each optical fiber 1H inclined with respect to the optical axis and the end face 2c of the optical fiber 2 are fusion-connected.
  • the optical axis of each optical fiber 1H and the optical axis OX2 of the optical fiber 2 are separated in the y direction on the fusion splicing surface.
  • the end face 1Hc and the end face 2c are parallel to each other, but the optical axis of each optical fiber 1H and the optical axis OX2 of the optical fiber 2 are inclined with respect to each other in a plane parallel to the yz plane.
  • the core diameter of the optical fiber 2 is larger than the core diameter in the end surface 1Hc of each optical fiber 1H.
  • the core diameter at the end face 1Hc is the core diameter at the front end face in which the core portion 1Ha has a tapered diameter.
  • the core diameter of the portion of each optical fiber 1H that is not reduced may be larger than the core diameter of the optical fiber 2.
  • the beam profile converter 10H realizes an input state in which the laser light L1 output from each optical fiber 1H is input in a direction inclined with respect to the end face 2c at a position separated from the optical axis OX2. ing. Therefore, in the beam profile converter 10 ⁇ / b> A, as with the beam profile converter 10, the effects of simple configuration, low cost, and efficiency can be obtained. Furthermore, since the optical fiber 1H has a tapered portion 1Hd and the core portion 1Ha has a diameter reduced in a tapered shape, the laser beam having a higher luminance than the case where the diameter is not reduced from the reduced core portion 1Ha on the end face 1Hc. Light L1 is output. As a result, the luminance of the laser beam L2 output after the beam profile is converted by the optical fiber 2 also increases. Furthermore, since the laser beam L2 is a combination of the two laser beams L1, the intensity is also increased.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the tenth embodiment.
  • the beam profile converter 10I includes two optical fibers 1I and an optical fiber 2.
  • Each of the two optical fibers 1I includes a core portion 1Ia and a cladding portion 1Ib having the same configuration as the corresponding elements in the optical fiber 1.
  • Each optical fiber 1I has an end face 1Ic.
  • each optical fiber 1I has a taper portion 1Id in which the core portion 1Ia and the clad portion 1Ib are reduced in diameter toward the end face 1Ic. Note that the end face 1Ic of the two optical fibers 1I and the end face 2c of the optical fiber 2 are fusion spliced, but in FIG. 12, the optical fiber 1I and the optical fiber 2 are shown separately for the sake of explanation. Yes.
  • the two optical fibers 1I are, for example, bundled together two optical fibers that are not cut obliquely and have a constant core diameter and cladding diameter in the longitudinal direction, such as the optical fiber 1C shown in FIG.
  • the tapered portion 1Id is formed by heating and drawing. Therefore, the two taper portions 1Id are in the shape of an oblique truncated cone. Specifically, when the two tapered portions 1Id are viewed from the positive direction of the x-axis, they have a trapezoidal shape with the end surface 1Ic as the upper base and the base end side of the tapered portion 1Id as the lower base. Both the upper base and the lower base are parallel to the xy plane.
  • the opposing sides of the outer peripheral surfaces of the two tapered portions 1Id are in line contact so as to extend in the z direction, and the non-opposing sides are inclined with respect to the z axis. Therefore, the optical axis of the tapered portion 1Id of the two optical fibers 1I is inclined with respect to the z axis.
  • the end face 1Ic of the two optical fibers 1I and the end face 2c of the optical fiber 2 are fusion-bonded in a state where the optical axis of the tapered portion 1Id and the optical axis OX2 are separated in the y-axis direction.
  • both of the laser beams L1 output from the two optical fibers 1I are input to the core portion 2a of the end surface 2c of the optical fiber 2 at a position apart from the optical axis OX2, and the end surface 2c has a yz plane. In the direction inclined from the optical axis OX2.
  • the optical fiber 2 outputs the laser beam L2 subjected to the beam profile conversion.
  • the beam profile converter 10I can perform beam profile conversion with low cost and efficiency with a simple configuration as in the case of the beam profile converter 10.
  • the laser beam L2 output by converting the beam profile by the optical fiber 2 is a combination of the two laser beams L1
  • the luminance is also intensified. Also gets higher.
  • the core diameter of the optical fiber 2 is larger than the core diameter at the end face 1Ic of each optical fiber 1I. It may be larger than the core diameter of the optical fiber 2.
  • FIG. 13A is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the beam profile converter according to the eleventh embodiment.
  • the beam profile converter 10J includes seven optical fibers 1J and an optical fiber 2.
  • the seven optical fibers 1J constitute an optical fiber bundle in which six optical fibers 1J are arranged on the outer periphery of the central optical fiber 1J.
  • FIG. 13B is a diagram illustrating a cross section of the optical fiber bundle taken along a plane parallel to the yz plane including the optical axis of the central optical fiber 1J.
  • Each of the seven optical fibers 1J includes a core portion 1Ja and a cladding portion 1Jb having the same configuration as the corresponding elements in the optical fiber 1.
  • Each optical fiber 1J has an end face 1Jc.
  • each optical fiber 1J has a taper portion 1Jd in which the core portion 1Ja and the cladding portion 1Jb are reduced in diameter toward the end face 1Jc.
  • FIG. 13 shows the optical fiber 1J and the optical fiber 2 separately for explanation. Yes.
  • the seven optical fibers 1J are, for example, heated to draw and squeeze the end of an optical fiber bundle formed by bundling seven optical fibers that are not cut obliquely and have a constant core diameter and cladding diameter in the longitudinal direction.
  • the taper portion 1Jd is formed. Therefore, among the seven tapered portions 1Jd, the one located at the center has a truncated cone shape, and the one located at the outer periphery has the shape of an oblique truncated cone. Therefore, the optical axis in the taper portion 1Jd of the six optical fibers 1J located on the outer periphery is inclined with respect to the z axis.
  • FIG. 13C is a schematic diagram showing a laser light input / output state.
  • the optical fiber 1J located at the center is not shown.
  • the optical fiber 2 outputs the laser beam L2 subjected to the beam profile conversion.
  • the beam profile conversion can be performed with a simple configuration at low cost and efficiently.
  • the laser beam L2 output by converting the beam profile by the optical fiber 2 is a combination of the six laser beams L1, the luminance and the intensity are increased.
  • the six laser beams L1 are input substantially axisymmetrically to the optical axis OX2 of the optical fiber 2, a more suitable beam profile with higher uniformity around the axis can be obtained.
  • the core diameter of the optical fiber 2 is larger than the core diameter at the end face 1Jc of each optical fiber 1J. It may be larger than the core diameter of the optical fiber 2.
  • the beam profile converter of the said embodiment when applying the beam profile converter of the said embodiment to the laser ablation apparatus used in order to irradiate a patient's epidermis, for example, it is not essential to use the catheter main body 110 or the optical element 120. .
  • the present invention is not limited by the above embodiment. What was comprised combining suitably the component of each embodiment mentioned above is also contained in this invention. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the wider aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
  • a beam profile converter, a catheter device, and a laser ablation device according to the present invention are useful for performing treatment by outputting ablation laser light from the tip of an optical fiber and irradiating it toward a target site such as an affected area. is there.

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Abstract

レーザ光のビームプロファイルを簡易な構成で効率的に変換することを目的として、導波した光を第１端面から出力する第１光ファイバと、光が第２端面に入力され、光を導波するマルチモード光ファイバである第２光ファイバと、を備え、第２光ファイバのコア径は第１光ファイバの第１端面におけるコア径よりも大きく、第１端面から出力した光は、第２光ファイバの光軸から離間した位置において第２端面のコア部に、第２端面に対して傾斜した方向へ入力する。

Description

ビームプロファイル変換器、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置
　本発明は、ビームプロファイル変換器、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置に関する。
　光ファイバが挿入されたカテーテルを患者の体内に挿入し、治療を行う技術が知られている。このような技術は、たとえばレーザ焼灼装置において用いられる。レーザ焼灼装置は、たとえばカテーテルを患者の体内に挿入し、光ファイバの先端から焼灼用のレーザ光を出力させて患部等の対象箇所に向かって照射し、治療を行うものである。なお、レーザ焼灼装置は、レーザ光を患者の表皮に照射するために使用される場合もある。
　焼灼用のレーザ光のビームプロファイルについては、鋭いピークを有するガウシアン形状よりもトップハット形状が好適な場合がある。ビームプロファイルがトップハット形状のレーザ光は、ガウシアン形状のものと比べて、たとえば対象箇所に対して深さ方向に過度の光エネルギーを与えることなく、より広い面積に均一に光エネルギーを与えることができる。レーザ光のビームプロファイルをトップハット形状に変換する様々な技術が開示されている（特許文献１～５）。このようにビームプロファイルを変換することはホモジナイズとも呼ばれる。
特表２０１７－５３５８１０号公報 特開２０１７－０５１９８５号公報 特開２０１５－１８８９００号公報 特表２０１４－５０３８５６号公報 特開２０１７－１７３３７１号公報
　しかしながら、特許文献１～４の技術は、トップハット形状に変換するために特殊な光ファイバを用いたり、追加の特殊な光学素子が必要であったりするので、簡易な構成ではない。また、特許文献５の技術は、トップハット形状に変換するための光ファイバの光軸に、レーザ光の光軸を傾斜させて入力させるものであるが、ビームプロファイルの変換は必ずしも効率的ではなく、十分な変換のためには当該光ファイバにはある程度の長さが必要であった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、レーザ光のビームプロファイルを簡易な構成で効率的に変換することができるビームプロファイル変換器、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置を提供することにある。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、導波した光を第１端面から出力する第１光ファイバと、前記光が第２端面に入力され、前記光を導波するマルチモード光ファイバである第２光ファイバと、を備え、前記第２光ファイバのコア径は前記第１光ファイバの前記第１端面におけるコア径よりも大きく、前記第１端面から出力した前記光は、前記第２光ファイバの光軸から離間した位置において前記第２端面のコア部に、前記第２端面に対して傾斜した方向へ入力することを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記第１端面と前記第２端面とは非平行であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記第１光ファイバの前記第１端面と前記第２光ファイバの前記第２端面とは融着接続されており、融着接続面において前記第１光ファイバの光軸と前記第２光ファイバの光軸は離間しており、かつ互いに傾斜していることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記第１端面は前記第１光ファイバの光軸に対して傾斜している、または、前記第２端面は前記第２光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記第１光ファイバの前記第１端面と前記第２光ファイバの前記第２端面との間に配置された、前記光を屈折させる光学素子を備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記第１光ファイバの前記第１端面におけるクラッド直径Φ1と、前記第２光ファイバの前記第２端面におけるコア直径Φ2とから、前記第１端面から出力した前記光の前記第２光ファイバへの入力位置と前記第２光ファイバの光軸との距離Ｄが（１）式で表されることを特徴とする。
　（Φ2－Φ1）／２＞Ｄ≧Φ1／２　…（１）
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記第２光ファイバのコア径は前記第１光ファイバの前記第１端面におけるコア径よりも１．５倍以上大きいことを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記第２光ファイバを導波して出力される光のビームプロファイルがトップハット形状であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、複数の前記第１光ファイバを備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記複数の第１光ファイバのそれぞれの前記第１端面から出力した前記光は、前記第２光ファイバの光軸からの離間の距離が互いに異なる位置において、前記第２端面のコア部に入力することを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記複数の第１光ファイバのいずれかから選択的に前記光を出力させる選択手段を備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るビームプロファイル変換器は、前記第１光ファイバは、前記第１端面側に向かってコア部およびクラッド部がテーパ状に縮径しているテーパ部を有することを特徴とする。
　本発明の一態様に係るカテーテル装置は、前記ビームプロファイル変換器と、前記ビームプロファイル変換器の少なくとも一部が挿入されるカテーテル本体と、を備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るレーザ焼灼装置は、前記ビームプロファイル変換器と、前記第１光ファイバに焼灼用のレーザ光である前記光を出力するレーザ光源と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、レーザ光のビームプロファイルを簡易な構成で効率的にトップハット形状に変換することができるという効果を奏する。
図１は、実施形態１に係るレーザ焼灼装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、ビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図３は、レーザ光の出入力状態を示す図である。 図４Ａは、シミュレーション結果を示す図である。 図４Ｂは、シミュレーション結果を示す図である。 図４Ｃは、シミュレーション結果を示す図である。 図５Ａは、実施形態２に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図５Ｂは、実施形態２に係るビームプロファイル変換器のレーザ光の出入力状態を示す模式図である。 図６Ａは、実施形態３に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図６Ｂは、実施形態３に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図７は、実施形態４に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図８は、実施形態５に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図９は、実施形態６に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図１０Ａは、実施形態７に係るビームプロファイル変換器におけるレーザ光の出入力状態を示す図である。 図１０Ｂは、実施形態８に係るビームプロファイル変換器におけるレーザ光の出入力状態を示す図である。 図１１は、実施形態９に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図１２は、実施形態１０に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図１３Ａは、実施形態１１に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。 図１３Ｂは、実施形態１１に係るビームプロファイル変換器の断面を示す模式図である。 図１３Ｃは、実施形態１１に係るビームプロファイル変換器のレーザ光の出入力状態を示す模式図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図中で適宜ｘｙｚ座標軸を示し、これにより方向を説明する。
（実施形態１）
　図１は、実施形態１に係るレーザ焼灼装置の概略構成を示す模式図である。レーザ焼灼装置１０００は、レーザ光源１００１と、出力光ファイバ１００２と、接続部１００３と、モニタ装置１００４と、カテーテル装置１００とを備えている。カテーテル装置１００は、カテーテル本体１１０と、光学素子１２０と、ビームプロファイル変換器１０とを備えている。ビームプロファイル変換器１０は、少なくとも光ファイバ１と、光ファイバ２と、筐体３とを備えている。
　レーザ光源１００１は、光ファイバレーザ等のレーザ光源を備えており、焼灼用のレーザ光Ｌ１を出力光ファイバ１００２へ出力する。出力光ファイバ１００２はシングルモード光ファイバまたはマルチモード光ファイバである。出力光ファイバ１００２は、接続部１００３を介して、ビームプロファイル変換器１０の光ファイバ１と光学的に接続している。これにより、レーザ光源１００１は、光ファイバ１にレーザ光Ｌ１を出力することができる。
　カテーテル装置１００において、カテーテル本体１１０は樹脂等の可撓性を有する材料からなる。カテーテル本体１１０は、レーザ光の透過性に優れた材質からなるレーザ光出力窓１１１を有していてもよい。なお、説明のために、図１ではカテーテル本体１１０を透明に表している。ビームプロファイル変換器１０の少なくとも一部である、光ファイバ１の一部と光ファイバ２と筐体３とは、カテーテル本体１１０のルーメンに挿入されている。また、光学素子１２０は、カテーテル本体１１０のルーメン内においてレーザ光出力窓１１１の近傍に配置されており、ビームプロファイル変換器１０の光ファイバ２と光学的に接続している。
　図２は、ビームプロファイル変換器１０の主要部の概略構成を示す模式図である。ビームプロファイル変換器１０は、光ファイバ１、光ファイバ２、筐体３に加え、フェルール４、ファイバ固定部材５ａ，５ｂ、樹脂６、受光素子７、および電線８を備えている。
　第１光ファイバである光ファイバ１は、コア部１ａと、クラッド部１ｂとを備えるシングルモードまたはマルチモードの光ファイバである。光ファイバ１は、たとえばステップインデックス型やグレーテッドインデックス型のマルチモード光ファイバであるが、特に限定はされない。光ファイバ１は、たとえばコア径が１０５μｍ、クラッド径が１２５μｍ、開口数（ＮＡ）が０．１５であるが、特には限定されない。
　光ファイバ１は、第１端面としての端面１ｃを有している。端面１ｃは、ｘ軸と平行であり、コア部１ａの中心軸であってｚ方向に延びる光ファイバ１の光軸ＯＸ１に対して傾斜している。すなわち、光ファイバ１は、いわゆる斜めカットされたものである。光ファイバ１は、導波したレーザ光Ｌ１を端面１ｃから出力する。
　第２光ファイバである光ファイバ２は、コア部２ａと、クラッド部２ｂとを備えるマルチモード光ファイバである。光ファイバ２は、たとえばステップインデックス型やグレーテッドインデックス型のマルチモード光ファイバであるが、特に限定はされない。光ファイバ２のコア径は光ファイバ１の端面１ｃにおけるコア径よりも大きく、たとえば１．５倍以上大きい。光ファイバ２は、たとえばコア径が４００μｍ、クラッド径が４４０μｍ、ＮＡが０．２２であるが、特には限定されない。
　光ファイバ２は、第２端面としての端面２ｃを有している。本実施形態１において端面２ｃは、コア部２ａの中心軸であってｚ方向に延びる光ファイバ２の光軸ＯＸ２と直交しており、ｘｙ平面と平行である。なお、コア部２ａは、端面２ｃにおいて露出した状態であっても、端面２ｃの面にさらにレンズや透過膜等が設けられた状態等であってもよい。また、端面２ｃは、平面状に限定されず、凸面状や凹面状等の非平面状でもよい。光ファイバ２は、光ファイバ１の端面１ｃから出力されたレーザ光Ｌ１が端面２ｃのコア部２ａに入力され、レーザ光Ｌ１を導波する。導波したレーザ光Ｌ１は、レーザ光Ｌ２として光学素子１２０に出力される。光学素子１２０は、レーザ光Ｌ２を集光し、光路を屈曲させて、カテーテル本体１１０のレーザ光出力窓１１１から出力させる。
　ここで、光ファイバ１の端面１ｃにおけるクラッド直径Φ1と、光ファイバ２の端面２ｃにおけるコア直径Φ2とにおいて、端面１ｃから出力した光の光ファイバ２の端面２ｃへの入力位置と光ファイバ２の光軸ＯＸ２との距離Ｄは、以下の（１）式で表されるのが好ましい。
　（Φ2－Φ1）／２＞Ｄ≧Φ1／２　…（１）
　具体的に、光ファイバ１の端面１ｃにおけるクラッド直径Φ1が１２５μｍ、光ファイバ２のコア直径が４００μｍである場合、（１）式は、（４００－１２５）／２＝１３５．５＞Ｄ≧１２５／２＝６２．５となる。したがって、光軸からの距離Ｄは、６２．５μｍ以上１３５．５μｍ以下が好ましいことになる。
　筐体３は、たとえば円筒体であり、光ファイバ１の端面１ｃを含む端部と、光ファイバ２の端面２ｃを含む端部とを収容する。また、筐体３は、レーザ光Ｌ１のうち光ファイバ２のコア部２ａに結合されなかった成分である迷光を遮蔽、吸収し、外部に漏洩させない機能を有する。筐体３は、吸収した迷光により発生した熱を効率よく放熱するために、アルミニウム等の熱伝導率が高い材料からなることが好ましい。
　フェルール４は、たとえばジルコニアからなる円筒体であり、光ファイバ１が挿通固定されており、一端側が端面１ｃと面一になるように斜めカットされている。ファイバ固定部材５ａは、たとえば金属からなる円筒体であり、フェルール４を介して光ファイバ１を筐体３に固定している。樹脂６はフェルール４とファイバ固定部材５ａとを固着している。ファイバ固定部材５ｂは、たとえば金属からなる円筒体であり、光ファイバ２を筐体３に固定している。光ファイバ１と光ファイバ２とが筐体３に固定されることによって、光ファイバ１と光ファイバ２との相対的な位置関係が固定される。本実施形態１では、光ファイバ１の光軸ＯＸ１と光ファイバ２の光軸ＯＸ２とは一致している。
　受光素子７は、たとえばフォトダイオードで構成されており、上述した迷光の一部である迷光Ｌ３を受光し、その受光強度に応じた電流信号を電線８に出力する。電線８は、図１に示すようにモニタ装置１００４に接続されている。モニタ装置１００４は、電流信号を受信し、電流信号に基づいてレーザ光Ｌ１の強度をモニタする機能を有する。また、モニタ装置１００４は、モニタしたレーザ光Ｌ１の強度に基づいて、レーザ光源１００１に所定の制御信号を出力する機能を有する。
　つぎに、図２、図３を参照してビームプロファイル変換器１０の機能について詳述する。図３は、レーザ光の出入力状態を示す図であり、図２の光ファイバ１，２をｚ軸の負の方向から見た図である。光ファイバ１は、レーザ光源１００１から入力され、導波したレーザ光Ｌ１を端面１ｃから出力する。端面１ｃは光軸ＯＸ１に対して傾斜している。その結果、コア部１ａと筐体３内の空間との屈折率差により、端面１ｃから出力したレーザ光Ｌ１は、ｙｚ面と平行な面内において光軸ＯＸ１から傾斜した方向へ進行する。なお、レーザ光Ｌ１のビームプロファイルＰ１は、ガウシアン形状であるとする。
　端面１ｃと端面２ｃとは非平行であり、適正な距離（たとえば、光軸において１００μｍ以下）だけ離間している。また、光ファイバ２のコア径は光ファイバ１の端面１ｃにおけるコア径よりも大きい。その結果、端面１ｃから出力されたレーザ光Ｌ１は、端面２ｃのコア部２ａに、低損失で入力される。レーザ光Ｌ１は、入力される際に、光ファイバ２の光軸ＯＸ２から距離Ｄだけ離間した位置において、端面２ｃに対して傾斜した方向へ入力する。この場合、端面１ｃから出力したレーザ光Ｌ１は、光ファイバ２の光軸ＯＸ２から離間した位置において端面２ｃのコア部２ａに入力する直前もその直後も、光ファイバ２の光軸ＯＸ２に対して傾斜している。
　マルチモード光ファイバである光ファイバ２がレーザ光Ｌ１を導波する間に、レーザ光Ｌ１から、メリディオナル光線として導波するガウシアン形状のビームプロファイルの成分と、スキュー（ｓｋｅｗ）光線として導波するドーナツ形状のビームプロファイルの成分とが発生する。その結果、光ファイバ２が出力するレーザ光Ｌ２は、メリディオナル光線とスキュー光線とが混合し、トップハット形状のビームプロファイルＰ２を有するレーザ光となる。すなわち、光ファイバ２はビームプロファイルを変換する光ファイバとして機能する。
　このとき、端面１ｃから出力したレーザ光Ｌ１が、光ファイバ２の光軸ＯＸ２から離間した位置（オフセットした位置）において、端面２ｃのコア部２ａに、端面２ｃに対して傾斜した方向へ入力するようにすることで、スキュー光線が比較的短い導波距離でより一層発生する。その結果、光ファイバ２で効率的にビームプロファイル変換を行うことができる。さらには、これにより、大口径であるか、ＮＡが大きいために比較的高価な光ファイバ２の使用長を短くできるので、低コストで効率的なビームプロファイル変換器１０を実現できる。また、ビームプロファイル変換器１０は、特殊な光ファイバや追加の特殊な光学素子を不使用であり、簡易な構成で実現されるものである。また、好ましくは、光ファイバ２のコア径が光ファイバ１の端面１ｃにおけるコア径よりも１．５倍以上大きければ、より低損失であり、より短い光ファイバ２でビームプロファイル変換を行うことができる。
　また、このような簡易な構成、低コスト、効率的なビームプロファイル変換器１０は、一般的に使用毎に廃棄されるカテーテル装置１００に適用することで、低コストのカテーテル装置１００を実現することができる。
　なお、このビームプロファイル変換器１０では、光軸ＯＸ１と光軸ＯＸ２とを一致させ、端面１ｃと端面２ｃとを非平行にすることで、レーザ光Ｌ１が光軸ＯＸ２から離間した位置で、端面２ｃに対して傾斜した方向へ入力する入力状態を実現している。ただし、ビームプロファイル変換器１０の構成は、上記入力状態が実現されるように変形することができる。たとえば、光軸ＯＸ１と光軸ＯＸ２とを一致させなくてもよいし、光軸ＯＸ１と光軸ＯＸ２とを非平行にしてもよい。
　また、端面１ｃの光軸ＯＸ１に対する傾斜角度や、端面１ｃと端面２ｃとの距離、コア部１ａのコア径および屈折率とコア部２ａのコア径および屈折率との組み合わせを適宜調整することによって、メリディオナル光線の成分とスキュー光線の成分との比を調整し、レーザ光Ｌ２のビームプロファイルを調整することができる。たとえば、ガウシアン形状に近いトップハット形状としたり、ドーナツ形状に近いトップハット形状としたりすることもできる。なお、トップハット形状とは、次数ｍが３以上のスーパーガウシアン形状と相似形または略相似形のプロファイルとする。スーパーガウシアンのフィールドＵは以下の式で表される。なお、ω０はスポット半径、ｒは中心からの距離である。
　Ｕ＝ｅｘｐ［－（ｒ／ω０）ｍ］
　つぎに、ビームプロファイル変換器１０の効果についてシミュレーション計算の結果を用いて説明する。光ファイバ１の特性として、コア径が１０５μｍ、クラッド径が１２５μｍ、コア部１ａの屈折率が１．５６、クラッド部１ｂの屈折率が１．５３、端面１ｃの法線の光軸ＯＸ１に対する傾斜角度が８°、レーザ光Ｌ１の広がり角が７°と設定した。また、光ファイバ２の特性として、コア径が４００μｍ、クラッド径が４４０μｍ、コア部２ａの屈折率が１．５６、クラッド部２ｂの屈折率が１．５３、長さが１ｍを設定した。そして、光軸ＯＸ２からのオフセット量である距離Ｄが０ｍｍ、０．０５ｍｍ、または０．１２５ｍｍになるように、互いに平行な光軸ＯＸ１と光軸ＯＸ２との位置関係を調整し、光ファイバ２から出力されるレーザ光Ｌ２のビームプロファイルをシミュレーション計算した。
　図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、シミュレーション結果を示す図である。図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃはそれぞれ距離Ｄが０ｍｍ、０．０５ｍｍ、および０．１２５ｍｍの場合である。白色は光の強度が高い領域を示している。距離Ｄが０ｍｍの場合は光の強度が高い領域が狭く、略ガウシアン形状であった。すなわち、距離Ｄが０ｍｍの場合は長さ１ｍの光ファイバ２ではスキュー光線の成分が十分に発生せず、ビームプロファイル変換が十分に行えないことが確認された。一方、距離Ｄが０．０５ｍｍの場合は光の強度が高い領域がより広いトップハット形状となり、距離Ｄが０．１２５ｍｍの場合は光の強度が高い領域がさらに広いトップハット形状となった。このことから、距離Ｄを０より大きくすることによって、長さ１ｍの光ファイバ２でビームプロファイル変換をより効率的に行うことができることが確認された。
　以下に、ビームプロファイル変換器の他の実施形態について説明する。以下の実施形態に係るビームプロファイル変換器は、いずれも、レーザ焼灼装置１０００およびカテーテル装置１００において、ビームプロファイル変換器１０に置き換えて使用できる。また、以下の実施形態に係るビームプロファイル変換器は、いずれも、ビームプロファイル変換器１０と同様の筐体、フェルール、ファイバ固定部材、樹脂、受光素子、および電線等を必要に応じて適宜備えることができる。
（実施形態２）
　図５Ａは、実施形態２に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。図５Ｂは、レーザ光の出入力状態を示す模式図であり、図５Ａの光ファイバ１，２をｚ軸の負の方向から見た図である。
　このビームプロファイル変換器１０Ａでは、斜めカットされた光ファイバ１の端面１ｃと、光ファイバ２の端面２ｃとが融着接続されている。このとき、融着接続面において光ファイバ１の光軸（不図示）と光ファイバ２の光軸ＯＸ２とはｙ方向において離間している。これにより、端面１ｃと端面２ｃとは平行になるが、光ファイバ１の光軸と光ファイバ２の光軸ＯＸ２とはｙｚ平面と平行な面内において互いに傾斜している。
　ビームプロファイル変換器１０Ａでは、上記構成によって、レーザ光Ｌ１が光軸ＯＸ２から離間した位置で、端面２ｃに対して傾斜した方向へ入力する入力状態を実現している。したがって、ビームプロファイル変換器１０Ａでは、ビームプロファイル変換器１０と同様に、簡易な構成、低コスト、効率的という効果が得られる。
　ここで、互いに外径が異なる光ファイバを融着させる場合、反射戻り光が入力側の光ファイバのクラッドに入射することによって、樹脂等が発熱する原因になる。そこで、樹脂等の発熱を抑制するために、入力側の光ファイバの被覆部における融着部側に放熱部を設けることが望ましい。放熱部は、たとえば放熱シリコーンが塗布されて構成される。
（実施形態３）
　図６Ａおよび図６Ｂは、実施形態３に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。ビームプロファイル変換器１０Ｂは、光ファイバ１Ｂ１，１Ｂ２，１Ｂ３、選択手段９、および光ファイバ２を備える。
　光ファイバ１Ｂ３は、光ファイバ１における対応する要素と同様の構成のコア部１Ｂ３ａ、クラッド部１Ｂ３ｂを備えており、接続部１００３に光学的に接続される。光ファイバ１Ｂ３は、接続部１００３から入力されたレーザ光Ｌ１を導波し、選択手段９に出力する。
　選択手段９は、入力されたレーザ光Ｌ１を光ファイバ１Ｂ１，１Ｂ２のいずれかに選択的に出力する。すなわち、選択手段９は、光ファイバ１Ｂ１，１Ｂ２のいずれかから選択的にレーザ光Ｌ１を出力させる機能を有する。選択手段９は、たとえば光スイッチを含んで構成されており、不図示の制御器等から制御信号を入力され、レーザ光Ｌ１の出力先を切り換える。
　第１光ファイバとしての光ファイバ１Ｂ１は、光ファイバ１における対応する要素と同様の構成のコア部１Ｂ１ａと、クラッド部１Ｂ１ｂとを備えている。また、光ファイバ１Ｂ１は、第１端面としての斜めカットの端面１Ｂ１ｃを有している。第１光ファイバとしての光ファイバ１Ｂ２は、光ファイバ１における対応する要素と同様の構成のコア部１Ｂ２ａと、クラッド部１Ｂ２ｂとを備えている。また、光ファイバ１Ｂ２は、第１端面としての斜めカットの端面１Ｂ２ｃを有している。光ファイバ１Ｂ１，１Ｂ２のそれぞれの光軸は、ｙ方向において互いに異なる位置で、ｚ方向に延びている。
　ここで、図６Ａに示すように、レーザ光Ｌ１が光ファイバ１Ｂ１から出力された場合は、端面２ｃのコア部２ａに入力される際に、光ファイバ２の光軸ＯＸ２から距離Ｄ１だけ離間した位置において、端面２ｃに対して傾斜した方向へレーザ光Ｌ１が入力する。その結果、光ファイバ２は、ビームプロファイル変換を行い、所定のトップハット形状であるビームプロファイルＰ２Ｂ１を有するレーザ光Ｌ２Ｂ１を出力する。
　一方、図６Ｂに示すように、レーザ光Ｌ１が光ファイバ１Ｂ２から出力された場合は、端面２ｃのコア部２ａに入力される際に、光ファイバ２の光軸ＯＸ２から、距離Ｄ１より小さい距離Ｄ２だけ離間した位置において、端面２ｃに対して傾斜した方向へレーザ光Ｌ１が入力する。その結果、光ファイバ２は、ビームプロファイル変換を行い、ビームプロファイルＰ２Ｂ１とは異なるトップハット形状であるビームプロファイルＰ２Ｂ２を有するレーザ光Ｌ２Ｂ２を出力する。
　すなわち、端面１Ｂ１ｃ，１Ｂ２ｃから出力したそれぞれのレーザ光Ｌ１は、光ファイバ２の光軸ＯＸ２からの離間の距離が互いに異なる位置において、コア部２ａに入力する。
　このように、ビームプロファイル変換器１０Ｂでは、レーザ光Ｌ１を光ファイバ１Ｂ１から出力させるか光ファイバ１Ｂ２から出力させるかを切り換えることができる。これにより、ビームプロファイル変換器１０Ｂは、ビームプロファイル変換器１０と同様に、簡易な構成、低コスト、効率的であるとともに、互いに異なるトップハット形状のビームプロファイルを有するレーザ光を切り換えて出力できる。
　なお、ビームプロファイル変換器１０Ｂにおいて、選択手段９の代わりに以下のような選択手段を採用してもよい。すなわち、光ファイバ１Ｂ１の端面１Ｂ１ｃとは反対側の端部、および光ファイバ１Ｂ２の端面１Ｂ２ｃとは反対側の端部のそれぞれに入力側光コネクタを設ける。一方、接続部１００３に出力側光コネクタを設ける。そして、出力側光コネクタと入力側光コネクタのいずれか一方とが接続可能に構成した選択手段を採用してもよい。ビームプロファイル変換器１０Ｂは、複数の第１光ファイバとして２本の光ファイバ１Ｂ１，１Ｂ２を備えているが、３本以上の第１光ファイバを備える構成としてもよい。この場合、３本以上の第１光ファイバは、たとえば光ファイババンドルを用いて構成できる。
（実施形態４）
　図７は、実施形態４に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。ビームプロファイル変換器１０Ｃは、光ファイバ１Ｃおよび光ファイバ２Ｃを備える。
　第１光ファイバである光ファイバ１Ｃは、光ファイバ１における対応する要素と同様の構成のコア部１Ｃａと、クラッド部１Ｃｂとを備える。光ファイバ１Ｃは、第１端面としての端面１Ｃｃを有している。端面１Ｃｃは、ｚ方向に延びる光ファイバ１Ｃの光軸（不図示）と直交しており、ｘｙ平面と平行である。
　第２光ファイバである光ファイバ２Ｃは、光ファイバ２における対応する要素と同様の構成のコア部２Ｃａと、クラッド部２Ｃｂとを備える。光ファイバ２Ｃは、第２端面としての端面２Ｃｃを有している。端面２Ｃｃは、ｘ軸と平行であり、ｚ方向に延びる光ファイバ２Ｃの光軸ＯＸ２Ｃに対して傾斜している。すなわち、光ファイバ２Ｃは、いわゆる斜めカットされたものである。また、端面１Ｃｃと端面２Ｃｃとは非平行である。また、光ファイバ１Ｃの光軸と光ファイバ２Ｃの光軸ＯＸ２Ｃとは平行であるが、ｙ方向において離間している。
　ビームプロファイル変換器１０Ｃでは、光ファイバ１Ｃは、導波したレーザ光Ｌ１を端面１Ｃｃから出力する。端面１Ｃｃから出力したレーザ光Ｌ１は、ｚ方向に進行する。
　光ファイバ２Ｃのコア径は光ファイバ１Ｃのコア径よりも大きいので、端面１Ｃｃから出力されたレーザ光Ｌ１は、端面２Ｃｃのコア部２Ｃａに、光軸ＯＸ２Ｃから離間した位置において入力される。ここで、端面２Ｃｃはｚ軸に対して傾斜している。その結果、コア部２Ｃａと筐体３内の空間との屈折率差により、端面２Ｃｃから入力したレーザ光Ｌ１は、端面２Ｃｃにおいて、ｙｚ面と平行な面内において光軸ＯＸ２Ｃから傾斜した方向へ入力する。すなわち、光ファイバ１Ｃから出力したレーザ光Ｌ１は、コア部２Ｃａに入力される直前までは光ファイバ２Ｃの光軸ＯＸ２Ｃと平行であるが、光ファイバ２Ｃの光軸ＯＸ２Ｃから離間した位置において端面２Ｃｃのコア部２Ｃａに入力した後は、光ファイバ２Ｃの光軸ＯＸ２Ｃに対して傾斜した方向に屈折することになる。これにより、ビームプロファイル変換器１０Ｃでは、ビームプロファイル変換器１０の場合と同様に、光ファイバ２Ｃが、ビームプロファイルを変換する光ファイバとして機能し、レーザ光Ｌ２を出力する。その結果、ビームプロファイル変換器１０Ｃは簡易な構成で、低コストかつ効率的にビームプロファイル変換を行うことができる。
　なお、レーザ光Ｌ１が光軸ＯＸ２Ｃから離間した位置で、端面２Ｃｃに対して傾斜した方向へ入力する入力状態が実現されればよい。したがって、ビームプロファイル変換器１０Ｃの構成を変形して、光ファイバ１Ｃの光軸と光軸ＯＸ２Ｃとを非平行にしてもよい。
　また、端面２Ｃｃの光軸ＯＸ２Ｃに対する傾斜角度や、端面１Ｃｃと端面２Ｃｃとの距離、コア部１Ｃａのコア径および屈折率とコア部２Ｃａのコア径および屈折率との組み合わせを適宜調整することによって、レーザ光Ｌ２のビームプロファイルを調整することができる。
（実施形態５）
　図８は、実施形態５に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。ビームプロファイル変換器１０Ｄは、光ファイバ１Ｃおよび光ファイバ２を備え、光ファイバ１Ｃの端面１Ｃｃと光ファイバ２の端面２ｃとの間に、三角プリズム１１を配置した構成を有する。
　ビームプロファイル変換器１０Ｄでは、光ファイバ１Ｃは、導波したレーザ光Ｌ１を端面１Ｃｃから出力する。端面１Ｃｃから出力したレーザ光Ｌ１は、ｚ方向に進行し、三角プリズム１１に入力する。三角プリズム１１は、レーザ光Ｌ１を屈折させる光学素子の一例であり、レーザ光Ｌ１の進行方向がｙｚ面と平行な面内においてｚ軸から傾斜した方向になるように屈折させる。その結果、レーザ光Ｌ１は、光ファイバ２の端面２ｃのコア部２ａに、光軸ＯＸ２から離間した位置において入力され、かつ端面２ｃにおいて、ｙｚ面と平行な面内で光軸ＯＸ２から傾斜した方向へ入力する。これにより、光ファイバ２は、ビームプロファイル変換されたレーザ光Ｌ２を出力する。その結果、ビームプロファイル変換器１０Ｄでは、ビームプロファイル変換器１０の場合と同様に、簡易な構成で、低コストかつ効率的にビームプロファイル変換を行うことができる。
　なお、三角プリズム１１は、光ファイバ２の端面２ｃに接して設けられてもよい。この場合、光ファイバ１Ｃの端面１Ｃｃから出力したレーザ光Ｌ１は、三角プリズム１１に入力される直前までは光ファイバ２の光軸ＯＸ２と平行であるが、三角プリズム１１によって屈折されて、端面２ｃのコア部２ａに入力する際には光軸ＯＸ２に対して傾斜している。また、三角プリズム１１は、光ファイバ１Ｃの端面１Ｃｃに接して設けられてもよい。この場合であっても、レーザ光Ｌ１は、端面２ｃのコア部２ａに入力した直後に光軸ＯＸ２から傾斜した方向に入力される。
（実施形態６）
　図９は、実施形態６に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。ビームプロファイル変換器１０Ｅは、図８に示すビームプロファイル変換器１０Ｄの構成において、三角プリズム１１を、レーザ光Ｌ１を屈折させる光学素子の一例であるレンズ１１Ｅに置き換えた構成を有する。
　レンズ１１Ｅは、光軸ＯＸ３が光ファイバ１Ｃの光軸および光ファイバ２の光軸ＯＸ２のいずれとも一致しないように、端面１Ｃｃと端面２ｃとの間に配置されている。これにより、ビームプロファイル変換器１０Ｄの場合と同様に、端面１Ｃｃから出力したレーザ光Ｌ１は、レンズ１１Ｅによって、レーザ光Ｌ１の進行方向がｙｚ面と平行な面内においてｚ軸から傾斜した方向になるように屈折させられる。その結果、レーザ光Ｌ１は、光ファイバ２の端面２ｃのコア部２ａに、光軸ＯＸ２から離間した位置において入力され、かつ端面２ｃにおいて、ｙｚ面と平行な面内で光軸ＯＸ２から傾斜した方向へ入力する。これにより、光ファイバ２は、ビームプロファイル変換されたレーザ光Ｌ２を出力する。その結果、ビームプロファイル変換器１０Ｅでは、ビームプロファイル変換器１０の場合と同様に、簡易な構成で、低コストかつ効率的にビームプロファイル変換を行うことができる。
　なお、レンズ１１Ｅは、光ファイバ２の端面２ｃに接して設けられてもよい。この場合、光ファイバ１Ｃの端面１Ｃｃから出力したレーザ光Ｌ１は、レンズ１１Ｅに入力される直前までは光ファイバ２の光軸ＯＸ２と平行であるが、レンズ１１Ｅによって屈折されて、端面２ｃのコア部２ａに入力する際には光軸ＯＸ２に対して傾斜している。また、レンズ１１Ｅは光ファイバ１Ｃの端面１Ｃｃに接して設けられてもよい。この場合であっても、レーザ光Ｌ１は、端面２ｃのコア部２ａに入力された時点で光軸ＯＸ２から傾斜した方向に入力される。
（実施形態７，８）
　ビームプロファイル変換器１０では、図２および図３に示すように、レーザ光Ｌ１は、光ファイバ１を出力した後、ｙｚ平面と平行かつ光軸ＯＸ１，ＯＸ２を含む平面内で進行し、光ファイバ２に入力している。しかしながら、レーザ光Ｌ１の出入力状態はこれに限られない。たとえば、図１０Ａに示す実施形態７に係るビームプロファイル変換器１０Ｆでは、光ファイバ１の光軸と光ファイバ２の光軸ＯＸ２とは離間してｚｘ平面と平行な面を成している。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ１を出力した後、ｙｚ平面と平行かつｚ軸に対して傾斜した方向に進行し、光ファイバ２に入力している。この場合、レーザ光Ｌ１の進行方向と光軸ＯＸ２はねじれの位置関係にある。このとき、光ファイバ１は、端面１ｃがｘｙ面と平行になるように配置されている。
　また、図１０Ｂに示す実施形態８に係るビームプロファイル変換器１０Ｇでは、光ファイバ１の光軸と光ファイバ２の光軸ＯＸ２とは離間してｚｘ平面と平行な面を成している。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ１を出力した後、ｘｙ平面、ｙｚ平面、ｚｘ平面のいずれに対しても傾斜した方向に進行し、光ファイバ２に入力している。この場合も、レーザ光Ｌ１の進行方向と光軸ＯＸ２はねじれの位置関係にある。このとき、光ファイバ１は、図１０Ａの光ファイバ１の状態から光軸を中心に時計回り４５°程度回転させた状態に配置されている。すなわち、図１０Ａおよび図１０Ｂのように、レーザ光Ｌ１の進行方向と光軸ＯＸ２はねじれの位置関係となるようにしてもよい。なお、他の実施形態においても、第２光ファイバの光軸と、第２光ファイバに入力されるレーザ光の進行方向とがねじれの位置関係となるようにしてよい。
（実施形態９）
　図１１は、実施形態９に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。ビームプロファイル変換器１０Ｈは、２本の光ファイバ１Ｈおよび光ファイバ２を備える。
　２本の光ファイバ１Ｈは、それぞれ、光ファイバ１における対応する要素と同様の構成のコア部１Ｈａと、クラッド部１Ｈｂとを備えている。また、それぞれの光ファイバ１Ｈは、それぞれの光軸に対し斜めの端面１Ｈｃを有している。さらに、それぞれの光ファイバ１Ｈは、端面１Ｈｃ側に向かってコア部１Ｈａ、クラッド部１Ｈｂがテーパ状に縮径しているテーパ部１Ｈｄを有する。
　このビームプロファイル変換器１０Ｈでは、光軸に対して斜めにされたそれぞれの光ファイバ１Ｈの端面１Ｈｃと、光ファイバ２の端面２ｃとが融着接続されている。このとき、融着接続面において各光ファイバ１Ｈの光軸と光ファイバ２の光軸ＯＸ２とはｙ方向において離間している。これにより、それぞれの端面１Ｈｃと端面２ｃとは平行になるが、それぞれの光ファイバ１Ｈの光軸と光ファイバ２の光軸ＯＸ２とはｙｚ平面と平行な面内において互いに傾斜している。なお、光ファイバ２のコア径は各光ファイバ１Ｈの端面１Ｈｃにおけるコア径よりも大きい。ここで、端面１Ｈｃにおけるコア径は、コア部１Ｈａがテーパ状に縮径した先端面におけるコア径である。各光ファイバ１Ｈの縮径していない部分のコア径については、光ファイバ２のコア径よりも大きくてよい。
　ビームプロファイル変換器１０Ｈでは、上記構成によって、それぞれの光ファイバ１Ｈから出力されたレーザ光Ｌ１が、光軸ＯＸ２から離間した位置で、端面２ｃに対して傾斜した方向へ入力する入力状態を実現している。したがって、ビームプロファイル変換器１０Ａでは、ビームプロファイル変換器１０と同様に、簡易な構成、低コスト、効率的という効果が得られる。さらには、光ファイバ１Ｈは、テーパ部１Ｈｄにおいてコア部１Ｈａがテーパ状に縮径しているので、端面１Ｈｃにおける縮径したコア部１Ｈａからは、縮径していない場合よりも輝度の高いレーザ光Ｌ１が出力される。その結果、光ファイバ２にてビームプロファイルが変換されて出力されたレーザ光Ｌ２も輝度が高くなる。さらに、レーザ光Ｌ２は２つのレーザ光Ｌ１が合成されたものなので、強度も高くなる。
（実施形態１０）
　図１２は、実施形態１０に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。ビームプロファイル変換器１０Ｉは、２本の光ファイバ１Ｉおよび光ファイバ２を備える。
　２本の光ファイバ１Ｉは、それぞれ、光ファイバ１における対応する要素と同様の構成のコア部１Ｉａと、クラッド部１Ｉｂとを備えている。また、それぞれの光ファイバ１Ｉは、端面１Ｉｃを有している。さらに、それぞれの光ファイバ１Ｉは、端面１Ｉｃ側に向かってコア部１Ｉａ、クラッド部１Ｉｂがテーパ状に縮径しているテーパ部１Ｉｄを有する。なお、２本の光ファイバ１Ｉの端面１Ｉｃと、光ファイバ２の端面２ｃとは融着接続されているが、図１２では説明のために光ファイバ１Ｉと光ファイバ２とを分離して示している。
　２本の光ファイバ１Ｉは、たとえば、図７に示す光ファイバ１Ｃのような、斜めカットされておらず長手方向でコア径およびクラッド径が一定の２本の光ファイバを束ね、その端部を加熱して引き絞ってテーパ部１Ｉｄを形成したものである。そのため、２つのテーパ部１Ｉｄは斜円錐台の形状となっている。具体的には、２つのテーパ部１Ｉｄをｘ軸の正の方向から見ると、端面１Ｉｃを上底とし、テーパ部１Ｉｄの基端側を下底とする台形の形状となっている。上底と下底とはいずれもｘｙ平面と平行である。また、２つのテーパ部１Ｉｄの外周面のうち対向する側はｚ方向に延びるように線接触し、対向しない側はｚ軸に対して傾斜している。したがって、２本の光ファイバ１Ｉのテーパ部１Ｉｄにおける光軸はｚ軸に対して傾斜している。
　２本の光ファイバ１Ｉの端面１Ｉｃと、光ファイバ２の端面２ｃとは、テーパ部１Ｉｄにおける光軸と光軸ＯＸ２とがｙ軸方向で離間した状態で融着接続される。その結果、２本の光ファイバ１Ｉから出力されたレーザ光Ｌ１は、いずれも光ファイバ２の端面２ｃのコア部２ａに、光軸ＯＸ２から離間した位置において入力され、かつ端面２ｃにおいて、ｙｚ面内で光軸ＯＸ２から傾斜した方向へ入力する。これにより、光ファイバ２は、ビームプロファイル変換されたレーザ光Ｌ２を出力する。その結果、ビームプロファイル変換器１０Ｉでは、ビームプロファイル変換器１０の場合と同様に、簡易な構成で、低コストかつ効率的にビームプロファイル変換を行うことができる。また、図１１に示すビームプロファイル変換器１０Ｈの場合と同様に、光ファイバ２にてビームプロファイルが変換されて出力されたレーザ光Ｌ２は２つのレーザ光Ｌ１が合成されたものなので、輝度も強度も高くなる。なお、実施形態９の場合と同様に、光ファイバ２のコア径は各光ファイバ１Ｉの端面１Ｉｃにおけるコア径よりも大きいが、各光ファイバ１Ｉの縮径していない部分のコア径については、光ファイバ２のコア径よりも大きくてよい。
（実施形態１１）
　図１３Ａは、実施形態１１に係るビームプロファイル変換器の主要部の概略構成を示す模式図である。ビームプロファイル変換器１０Ｊは、７本の光ファイバ１Ｊおよび光ファイバ２を備える。
　７本の光ファイバ１Ｊは、中心の光ファイバ１Ｊの外周に６本の光ファイバ１Ｊが配列された光ファイババンドルを構成している。図１３Ｂは、光ファイババンドルを、中心の光ファイバ１Ｊの光軸を含みｙｚ平面と平行な面で切断した断面を示す図である。７本の光ファイバ１Ｊは、それぞれ、光ファイバ１における対応する要素と同様の構成のコア部１Ｊａ、クラッド部１Ｊｂを備えている。また、それぞれの光ファイバ１Ｊは、端面１Ｊｃを有している。さらに、それぞれの光ファイバ１Ｊは、端面１Ｊｃ側に向かってコア部１Ｊａ、クラッド部１Ｊｂがテーパ状に縮径しているテーパ部１Ｊｄを有する。なお、７本の光ファイバ１Ｉの端面１Ｊｃと、光ファイバ２の端面２ｃとは融着接続されているが、図１３では説明のために光ファイバ１Ｊと光ファイバ２とを分離して示している。
　７本の光ファイバ１Ｊは、たとえば、斜めカットされておらず長手方向でコア径およびクラッド径が一定の７本の光ファイバを束ねて構成した光ファイババンドルの端部を、加熱して引き絞ってテーパ部１Ｊｄを形成したものである。そのため、７つのテーパ部１Ｊｄのうち、中心に位置するものは円錐台の形状となっており、外周に位置するものは斜円錐台の形状となっている。したがって、外周の位置する６本の光ファイバ１Ｊのテーパ部１Ｊｄにおける光軸はｚ軸に対して傾斜している。
　７本の光ファイバ１Ｉの端面１Ｉｃと、光ファイバ２の端面２ｃとは、中心に位置する光ファイバ１Ｊの光軸と光軸ＯＸ２とが一致するように融着接続される。その結果、外周に位置する６つのテーパ部１Ｉｄにおける光軸と光軸ＯＸ２とがｙ軸方向で離間した状態で融着接続される。これにより、外周に位置する６本の光ファイバ１Ｉから出力されたレーザ光Ｌ１は、いずれも光ファイバ２の端面２ｃのコア部２ａに、光軸ＯＸ２から離間した位置において入力され、かつ端面２ｃにおいて、ｙｚ面内で光軸ＯＸ２から傾斜した方向へ入力する。図１３Ｃは、レーザ光の出入力状態を示す模式図である。なお、中心に位置する光ファイバ１Ｊは記載を省略している。
　これにより、光ファイバ２は、ビームプロファイル変換されたレーザ光Ｌ２を出力する。その結果、ビームプロファイル変換器１０Ｊでは、ビームプロファイル変換器１０の場合と同様に、簡易な構成で、低コストかつ効率的にビームプロファイル変換を行うことができる。また、光ファイバ２にてビームプロファイルが変換されて出力されたレーザ光Ｌ２は６つのレーザ光Ｌ１が合成されたものなので、輝度も強度も高くなる。また、６つのレーザ光Ｌ１は、光ファイバ２の光軸ＯＸ２に略軸対称に入力されるので、軸回りでの均一性がより高い、一層好適なビームプロファイルを得ることができる。なお、実施形態９の場合と同様に、光ファイバ２のコア径は各光ファイバ１Ｊの端面１Ｊｃにおけるコア径よりも大きいが、各光ファイバ１Ｊの縮径していない部分のコア径については、光ファイバ２のコア径よりも大きくてよい。
　なお、上記実施形態のビームプロファイル変換器を、たとえばレーザ光を患者の表皮に照射するために使用されるレーザ焼灼装置に適用する場合は、カテーテル本体１１０や光学素子１２０を用いることは必須ではない。
　また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　本発明に係るビームプロファイル変換器、カテーテル装置、およびレーザ焼灼装置は、光ファイバの先端から焼灼用のレーザ光を出力させて患部などの対象箇所に向かって照射し、治療を行うのに有用である。
１，１Ｂ１，１Ｂ２，１Ｂ３，１Ｃ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，２，２Ｃ　光ファイバ
１ａ，１Ｂ１ａ，１Ｂ２ａ，１Ｂ３ａ，１Ｃａ，１Ｈａ，１Ｉａ，１Ｊａ，２ａ，２Ｃａ　コア部
１ｂ，１Ｂ１ｂ，１Ｂ２ｂ，１Ｂ３ｂ，１Ｃｂ，１Ｈｂ，１Ｉｂ，１Ｊｂ，２ｂ，２Ｃｂ　クラッド部
１ｃ，１Ｂ１ｃ，１Ｂ２ｃ，１Ｃｃ，１Ｈｃ，１Ｉｃ，１Ｊｃ，２ｃ，２Ｃｃ　端面
１Ｈｄ，１Ｉｄ，１Ｊｄ　テーパ部
３　筐体
４　フェルール
５ａ，５ｂ　ファイバ固定部材
７　受光素子
８　電線
９　選択手段
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ，１０Ｊ　ビームプロファイル変換器
１１　三角プリズム
１１Ｅ　レンズ
１００　カテーテル装置
１１０　カテーテル本体
１１１　レーザ光出力窓
１２０　光学素子
１０００　レーザ焼灼装置
１００１　レーザ光源
１００２　出力光ファイバ
１００３　接続部
１００４　モニタ装置
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２　距離
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２Ｂ１，Ｌ２Ｂ２　レーザ光
Ｌ３　迷光
ＯＸ１，ＯＸ２，ＯＸ２Ｃ，ＯＸ３　光軸
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ２Ｂ１，Ｐ２Ｂ２　ビームプロファイル

Claims (14)

  1. 　導波した光を第１端面から出力する第１光ファイバと、
    　前記光が第２端面に入力され、前記光を導波するマルチモード光ファイバである第２光ファイバと、
    　を備え、
    　前記第２光ファイバのコア径は前記第１光ファイバの前記第１端面におけるコア径よりも大きく、
    　前記第１端面から出力した前記光は、前記第２光ファイバの光軸から離間した位置において前記第２端面のコア部に、前記第２端面に対して傾斜した方向へ入力する
    　ことを特徴とするビームプロファイル変換器。
  2. 　前記第１端面と前記第２端面とは非平行である
    　ことを特徴とする請求項１に記載のビームプロファイル変換器。
  3. 　前記第１光ファイバの前記第１端面と前記第２光ファイバの前記第２端面とは融着接続されており、融着接続面において前記第１光ファイバの光軸と前記第２光ファイバの光軸は離間しており、かつ互いに傾斜している
    　ことを特徴とする請求項１に記載のビームプロファイル変換器。
  4. 　前記第１端面は前記第１光ファイバの光軸に対して傾斜している、または、前記第２端面は前記第２光ファイバの光軸に対して傾斜している
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載のビームプロファイル変換器。
  5. 　前記第１光ファイバの前記第１端面と前記第２光ファイバの前記第２端面との間に配置された、前記光を屈折させる光学素子を備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載のビームプロファイル変換器。
  6. 　前記第１光ファイバの前記第１端面におけるクラッド直径Φ1と、前記第２光ファイバの前記第２端面におけるコア直径Φ2とから、前記第１端面から出力した前記光の前記第２光ファイバへの入力位置と前記第２光ファイバの光軸との距離Ｄが（１）式で表される
    　（Φ2－Φ1）／２＞Ｄ≧Φ1／２　…（１）
    　ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のビームプロファイル変換器。
  7. 　前記第２光ファイバのコア径は前記第１光ファイバの前記第１端面におけるコア径よりも１．５倍以上大きい
    　ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載のビームプロファイル変換器。
  8. 　前記第２光ファイバを導波して出力される光のビームプロファイルがトップハット形状である
    　ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載のビームプロファイル変換器。
  9. 　複数の前記第１光ファイバを備える
    　ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載のビームプロファイル変換器。
  10. 　前記複数の第１光ファイバのそれぞれの前記第１端面から出力した前記光は、前記第２光ファイバの光軸からの離間の距離が互いに異なる位置において、前記第２端面のコア部に入力する
    　ことを特徴とする請求項９に記載のビームプロファイル変換器。
  11. 　前記複数の第１光ファイバのいずれかから選択的に前記光を出力させる選択手段を備える
    　ことを特徴とする請求項１０に記載のビームプロファイル変換器。
  12. 　前記第１光ファイバは、前記第１端面側に向かってコア部およびクラッド部がテーパ状に縮径しているテーパ部を有する
    　ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一つに記載のビームプロファイル変換器。
  13. 　請求項１～１２のいずれか一つに記載のビームプロファイル変換器と、
    　前記ビームプロファイル変換器の少なくとも一部が挿入されるカテーテル本体と、
    　を備えることを特徴とするカテーテル装置。
  14. 　請求項１～１２のいずれか一つに記載のビームプロファイル変換器と、
    　前記第１光ファイバに焼灼用のレーザ光である前記光を出力するレーザ光源と、
    　を備えることを特徴とするレーザ焼灼装置。
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