WO2020075465A1 - 光デバイス及びレーザ装置 - Google Patents

光デバイス及びレーザ装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020075465A1
WO2020075465A1 PCT/JP2019/036667 JP2019036667W WO2020075465A1 WO 2020075465 A1 WO2020075465 A1 WO 2020075465A1 JP 2019036667 W JP2019036667 W JP 2019036667W WO 2020075465 A1 WO2020075465 A1 WO 2020075465A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fiber
optical
optical fiber
taper
fixing resin
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/036667
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
松本　亮吉
Original Assignee
株式会社フジクラ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社フジクラ filed Critical 株式会社フジクラ
Priority to CN201980051715.0A priority Critical patent/CN112534323A/zh
Priority to US17/269,839 priority patent/US20210199891A1/en
Publication of WO2020075465A1 publication Critical patent/WO2020075465A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • 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
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
    • 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
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
    • 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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • 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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0064—Anti-reflection devices, e.g. optical isolaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06745—Tapering of the fibre, core or active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering

Definitions

  • the present invention relates to an optical device and a laser device using the same, and more particularly to an optical device having a fiber connecting section in which optical fibers are connected to each other.
  • the output light from the multiple laser light sources are combined, or the excitation light from the multiple excitation light sources is introduced into the laser resonator.
  • One optical fiber may be connected by an optical combiner (for example, refer to Patent Document 1).
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing such a conventional optical combiner.
  • the lights propagating through the cores 910 of the plurality of input side optical fibers 901 are combined and introduced into the core 920 of the output side optical fiber 902.
  • the end surface shape of the core 910 of the input side optical fiber 901 and the end surface shape of the core 920 of the output side optical fiber 902 do not completely match, the light propagating from the input side optical fiber 901 to the output side optical fiber 902 is In order to prevent leakage at the connection point, it is generally designed to include the region of the core 910 of all the input side optical fibers 901 inside the core 920 of the output side optical fiber 902.
  • the laser beam reflected by the workpiece during laser processing and the pumping light emitted from the pumping light source on the opposite side in the biexcitation type fiber laser are generated.
  • Propagation from the output side optical fiber 902 to the input side optical fiber 901 can be considered.
  • the reflected light and the excitation light are emitted to the external space from the region where the core 920 of the output side optical fiber 902 is exposed.
  • Such reflected light or excitation light radiated to the external space is also applied to the resin fixing the input side optical fiber 901, which may cause deterioration of the resin and eventually failure of the optical combiner.
  • the present invention has been made in view of such problems of the conventional technology, and a first object of the present invention is to provide an optical device capable of suppressing deterioration of a resin that fixes an optical fiber.
  • a second object of the present invention is to provide a laser device that is less likely to fail.
  • an optical device capable of suppressing deterioration of the resin that fixes the optical fiber.
  • This optical device includes at least one first optical fiber, a second optical fiber, and a fiber connection part in which the core of the first optical fiber and the core of the second optical fiber are connected.
  • a fiber support part that supports the first optical fiber and the second optical fiber, and a fixing resin that fixes the first optical fiber to the fiber support part are provided.
  • the first optical fiber has a taper portion including a taper start portion and a taper body whose diameter is reduced from the taper start portion toward the fiber connection portion.
  • the core of the second optical fiber has a core exposure region that is exposed outside the first optical fiber in the fiber connection portion.
  • At least a part of the edge portion of the fixing resin is a surface perpendicular to the optical axis of the second optical fiber at the taper start portion without hitting the taper body from a point on the inner contour line that defines the core exposed region.
  • the lines drawn up to an arbitrary point in the above it is located on the side closer to the optical axis than the first reference line which is an extension of the line passing through the point closest to the optical axis of the second optical fiber.
  • the “optical axis of the second optical fiber” means an axis extending from the optical axis in the second optical fiber to the point at infinity.
  • the distance from an arbitrary point to the optical axis means the distance of a perpendicular line drawn from the point to the optical axis, and whether the point is away from the optical axis or close to the optical axis depends on the size of this distance. Decided.
  • This laser apparatus includes at least one laser light source and the above-mentioned optical device.
  • the first optical fiber of the optical device is connected to the at least one laser light source.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a conventional optical combiner.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the laser device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a main part of the optical combiner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the vicinity of the fiber connecting portion of the optical combiner of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the arrangement of the input side optical fibers at the taper start portion of the taper portion of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a positional relationship between the core of the input side optical fiber and the core of the output side optical fiber in the fiber connecting portion of the optical combiner of FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a core exposed region in the output side optical fiber of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the contour of the outer periphery at the taper start portion of the taper portion of FIG.
  • FIG. 9A is a schematic diagram for explaining a propagation path of return light in the optical combiner of FIG.
  • FIG. 9B is a schematic diagram for explaining a propagation path of return light in the optical combiner of FIG.
  • FIG. 9C is a schematic diagram for explaining a propagation path of return light in the optical combiner of FIG. 3.
  • FIG. 9D is a schematic diagram for explaining a propagation path of return light in the optical combiner of FIG. 3.
  • FIG. 10 is a figure which shows typically the principal part of the optical combiner in the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 11 is a figure which shows typically the principal part of the optical combiner in the 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a main part of the optical combiner according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a main part of the optical combiner according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a figure which shows typically the principal part of the optical combiner in the 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 15 is a figure which shows typically the principal part of the optical combiner in the 7th Embodiment of this invention.
  • FIG. 16 is a figure which shows typically the principal part of the optical combiner in the 8th Embodiment of this invention.
  • FIGS. 2 to 16 Although an optical combiner will be described below as an example of the optical device according to the present invention, the optical device according to the present invention is not limited to this. Further, in FIGS. 2 to 16, the same or corresponding components are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. Further, in FIGS. 2 to 16, the scales and dimensions of each component may be exaggerated or some components may be omitted.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the laser device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the laser device 1 includes a plurality of fiber lasers 10 as laser light sources, an optical combiner 20 for combining laser lights output from the plurality of fiber lasers 10, and combined output laser light. And an output end 40 for irradiating the workpiece with the light.
  • the optical combiner 20 includes a plurality of input side optical fibers 12 (first optical fibers) extending from the fiber laser 10 and one output side optical fiber 32 (second optical fiber) connected to the input side optical fibers 12. Includes and.
  • the laser light emitted from the plurality of fiber lasers 10 propagates through the respective input side optical fibers 12, is introduced into one output side optical fiber 32, is multiplexed, and is emitted from the emitting end 40.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a main part of the optical combiner 20.
  • the optical combiner 20 has a fiber connection portion 53 to which a plurality of bundled input side optical fibers 12 and output side optical fibers 32 are connected.
  • the optical combiner 20 also includes a plate-shaped fiber support portion 54 that supports the input side optical fiber 12 and the output side optical fiber 32.
  • the input side optical fiber 12 and the output side optical fiber 32 are fixed to the fiber supporting portion 54 by fixing resins 81 and 82, respectively.
  • the coating material 61 is removed and the clad 62 is exposed at the end of each input-side optical fiber 12 on the fiber connection portion 53 side.
  • a taper portion 66 is formed on the side of the fiber connection portion 53 where the cladding 62 of the input side optical fiber 12 is exposed.
  • the taper portion 66 includes a taper start portion 64 and a taper body 67 whose diameter is reduced from the taper start portion 64 toward the fiber connecting portion 53.
  • the covering material 71 is removed and the clad 72 is exposed.
  • the end of the output side optical fiber 32 where the cladding 72 is exposed and the taper portion 66 of the input side optical fiber 12 are connected to each other by a fiber connecting portion 53.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the vicinity of the fiber connecting portion 53 of the optical combiner 20.
  • Laser light emitted from the plurality of fiber lasers 10 propagates through the cores 63 of the respective input side optical fibers 12 and is introduced into the core 73 of the output side optical fiber 32 through the taper portion 66.
  • the laser light emitted from the plurality of fiber lasers 10 is introduced into the core 73 of the one output-side optical fiber 32 to become high-power laser light, which propagates through the core 73 of the output-side optical fiber 32 and is emitted.
  • High-power laser light is emitted from the end 40.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the arrangement of the input side optical fiber 12 at the taper start portion 64. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, seven optical fibers are used as the input side optical fiber 12, and six optical fibers 12B are arranged around one optical fiber 12A so as to be in contact with each other. Has been done.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the positional relationship between the core 63 of the input side optical fiber 12 and the core 73 of the output side optical fiber 32 in the fiber connection portion 53 of the optical combiner 20.
  • the optical combiner 20 includes the output side optical fiber 32. It is designed so that the area of the core 63 of all the input-side optical fibers 12 is included inside the core 73 of FIG.
  • one of the cores 73 of the output-side optical fiber 32 is The partial area is exposed outside the input side optical fiber 12. That is, the core 73 of the output side optical fiber 32 has a core exposure area 74 (hatched area in FIG. 6) exposed outside the input side optical fiber 12 at the fiber connection portion 53.
  • the laser light reflected by the work piece may return from the emission end 40 to the laser device 1 and propagate toward the input side optical fiber 12. is there.
  • Such return light is emitted from the above-described core exposed region 74 to the external space, but the optical combiner 20 in the present embodiment has a structure in which such return light is not applied to the fixing resin 81.
  • the return light emitted from the core exposed region 74 to the external space is reflected on the outer peripheral surface of the taper body 67 of the taper portion 66 of the input side optical fiber 12, and is reflected by the fixing resin 81. It is supposed to never reach.
  • this point will be described.
  • the return light described above is emitted from the core exposed region 74 at various angles.
  • the incident angle is large, and the refractive index of the glass forming the taper portion 66 is large.
  • the refractive index of air are large, the return light is reflected by the outer peripheral surface of the taper body 67 as shown by the arrow in FIG. For this reason, a shaded portion is formed on the upstream side of the tapered portion 66, where the returning light is not directly irradiated.
  • the fixing resin 81 By disposing the fixing resin 81 in this shaded area, the returning light is not directly irradiated to the fixing resin 81, the deterioration of the fixing resin 81 can be suppressed, and the failure of the optical combiner 20 is less likely to occur.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the core exposed region 74 in the output side optical fiber 32
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a line (outer peripheral contour line) 65 defining the outer peripheral surface of the taper start portion 64 of the taper portion 66.
  • the core exposed region 74 includes an inner contour line 75 in which six arcs are arranged side by side in the circumferential direction around the optical axis 90 of the output side optical fiber 32 and connected, and an outer contour line formed of a single circle. The area is defined by 76 and.
  • the outer peripheral contour line 65 has a shape in which six arcs are arranged side by side in the circumferential direction about the optical axis 90 and connected.
  • the amount of returning light incident on the upstream side of the taper portion 66 is reduced because the point on the inner contour line 75 of the core exposed region 74 does not hit the taper body 67 but on the outer circumferential contour line 65 of the taper start part 64. It is a region closer to the optical axis 90 than a reference line obtained by extending a line passing through a point on the outer peripheral contour line 65 closest to the optical axis 90 of the output side optical fiber 32 among the lines drawn at the points.
  • the return light emitted from the point 75A on the inner contour line 75 of the core exposed region 72 (see also FIG. 7) is reflected by the point 75A on the inner contour line 75 and the taper start portion 64.
  • the amount of return light incident on this region S1 decreases. To do. Further, as shown in FIG. 9B, the return light emitted from the point 75B (see also FIG. 7) on the inner contour line 75 of the core exposed region 72 is reflected by the point 75B on the inner contour line 75 and the taper start portion 64. Since it does not reach the region S1 closer to the optical axis 90 than the reference line L1 (first reference line) passing through the point 65B on the outer peripheral contour line 65, the amount of return light incident on this region S1 decreases. To do. Therefore, if the fixing resin 81 is arranged in this region S1, the amount of the returning light incident on the fixing resin 81 is reduced, so that the deterioration of the fixing resin 81 due to the returning light is reduced.
  • the shaded area of the returning light on the upstream side of the taper portion 66 is on the outer peripheral contour line 65 of the taper start portion 64 from the point on the outer contour line 76 of the core exposure area 74 without hitting the taper body 67.
  • the line drawn to the point it is the region closer to the optical axis 90 than the reference line obtained by extending the line passing through the point on the outer peripheral contour line 65 closest to the optical axis 90 of the output side optical fiber 32.
  • the return light emitted from the point 76A on the outer contour line 76 of the core exposed region 72 (which coincides with the point 75A. See also FIG. 7) is the point 76A on the outer contour line 76.
  • this area S2 becomes a shadow of the returning light completely, This is an area where the return light is not directly irradiated. Therefore, if the fixing resin 81 is arranged in this region S2, the fixing resin 81 is not directly irradiated with the returning light, and the deterioration of the fixing resin 81 can be suppressed.
  • the tapered portion 66 may have a tapered shape which is twisted in the middle, and in such a case, the core exposed region 72 is displaced in the circumferential direction with respect to the outer peripheral contour line 65.
  • the core exposed region 72 is displaced by 30 degrees in the circumferential direction with respect to the outer peripheral contour line 65, as shown in FIG. 9C, it is emitted from a point 75B on the inner contour line 75 of the core exposed region 72.
  • the return light is a region S1 closer to the optical axis 90 than a reference line L1 (first reference line) that passes through a point 75B on the inner contour line 75 and a point 65A on the outer contour line 65 of the taper start portion 64.
  • the amount of return light incident on this region S1 is reduced. Further, as shown in FIG. 9D, the return light emitted from the point 75A on the inner contour line 75 of the core exposed region 72 is on the point 75A on the inner contour line 75 and on the outer peripheral contour line 65 of the taper start portion 64. Since it does not reach the region S1 closer to the optical axis 90 than the reference line L1 (first reference line) passing through the point 65B, the amount of return light incident on this region S1 decreases. Therefore, if the fixing resin 81 is arranged in this region S1, the amount of the returning light incident on the fixing resin 81 is reduced, so that the deterioration of the fixing resin 81 due to the returning light is reduced.
  • the return light emitted from the point 76 B on the outer contour line 76 of the core exposed region 72 is on the point 76 B on the outer contour line 76 and on the outer peripheral contour line 65 of the taper start portion 64. Since it does not reach the area S2 on the side closer to the optical axis 90 than the reference line L2 (second reference line) passing through the point 65A, this area S2 is completely shaded by the returning light and is not directly irradiated by the returning light. It becomes an area. Further, as shown in FIG.
  • the return light emitted from the point 76A on the outer contour line 76 of the core exposed region 72 is on the point 76A on the outer contour line 76 and on the outer peripheral contour line 65 of the taper start portion 64. Since it does not reach the region S2 on the side closer to the optical axis 90 than the reference line L2 (second reference line) passing through the point 65B, this region S2 is completely shaded by the returning light and the returning light is not directly irradiated. It becomes an area. Therefore, if the fixing resin 81 is arranged in this region S2, the fixing resin 81 is not directly irradiated with the returning light, and the deterioration of the fixing resin 81 can be suppressed.
  • the upper edge portion 81A, the lower edge portion 81B, and the side edge portions 81C and 81D of the fixing resin 81 are closer to the optical axis 90 of the output side optical fiber 32 than the reference line L2. Located on the side. Therefore, the entire fixing resin 81 is located in the area S2 where the returning light is shaded, and the fixing resin 81 is not directly irradiated with the returning light. Therefore, the fixing resin 81 is prevented from deteriorating due to the returning light, and the optical combiner 20 is less likely to malfunction. Even if the fixing resin 81 is located in the area S1 where the shadow of the returning light occurs, the influence of the returning light can be reduced as described above.
  • the line that extends the line passing through the point on the outer peripheral contour line 65 closest to the optical axis 90 of 32 has been described as the first reference line
  • the tapered portion 66 has a shape that bulges in the middle.
  • a line drawn from a point on the inner contour line 75 of the core exposed region 74 to a point on the outer peripheral contour line 65 of the taper start portion 64 may collide with the taper body 67. Conceivable.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a main part of the optical combiner 120 according to the second embodiment of the present invention.
  • all the edge portions of the fixing resin 81 are located closer to the optical axis 90 of the output side optical fiber 32 than the reference line L2. If the portion is located closer to the optical axis 90 of the output side optical fiber 32 than the reference line L2 (or the reference line L1), the above-described effect can be obtained for that portion.
  • the fixing resin 81 spreads from the upper end portion 181A toward the lower end portion 181B, and a part of the lower end portion 181B of the fixing resin 81 is outside the reference line L2 (on the side away from the optical axis 90). )positioned.
  • the temperature of this portion may rise, but the lower end of the fixed resin 81 is considered. Since the portion 181B is in contact with the fiber support portion 54 that can act as a heat dissipation plate, even if heat is generated at the lower end portion 181B of the fixed resin 81, the generated heat is easily released through the fiber support portion 54, The influence of the returning light can be suppressed.
  • the upper end 181A of the fixing resin 81 since the upper end 181A of the fixing resin 81 is in contact with the air having low heat transfer property, the upper end 181A of the fixing resin 81 causes the light to return to the shaded area of the returning light, that is, the reference line L2 (or the reference line L1). It is preferable to locate it on the side closer to the shaft 90 to suppress heat generation.
  • the lower end portion 181B of the fixing resin 81 can be arranged at a position closer to the tapered portion 66. That is, the input side optical fiber 12 can be fixed to the fiber support portion 54 at a position closer to the taper portion 66. Therefore, the distance between the position where the input side optical fiber 12 is fixed to the fiber support portion 54 and the position where the output side optical fiber 32 is fixed to the fiber support portion 54 can be shortened, and the input side optical fiber 12 and the output side The side optical fiber 32 can be firmly fixed to the fiber support portion 54. As a result, the mechanical reliability of the optical combiner 120 can be improved, and the optical combiner 120 can be shortened.
  • the return light emitted from the core exposed region 74 of the output side optical fiber 32 to the external space is radiated to a part of the fixing resin 81.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a main part of the optical combiner 220 according to the third embodiment of the present invention.
  • the return light is applied to the lower end 181B of the fixed resin 81, but the fiber support portion 54 in the present embodiment blocks the return light incident on the lower end 181B of the fixed resin 81.
  • It has a light blocking portion 250.
  • the light-shielding portion 250 has a portion extending between the lower end portion 181B of the fixed resin 81 and the taper start portion 64 of the taper portion 66 and extending toward the side closer to the optical axis 90 beyond the reference line L2 (or the reference line L1). Any shape may be used as long as it is.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a main part of an optical combiner 320 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the input side optical fiber 12 and the output side optical fiber 32 extend parallel to the extending direction of the fiber support portion 54, but in the present embodiment, the input side optical fiber 12 and the output side optical fiber 32.
  • the optical fiber 32 is arranged so as to be oblique with respect to the direction in which the fiber support portion 54 extends. That is, the distance between the input side optical fiber 12 and the fiber support section 54 increases as the input side optical fiber 12 moves away from the fiber connection section 53, and the output side optical fiber 32 moves away from the fiber connection section 53.
  • the input side optical fiber 12 and the output side optical fiber 32 are inclined with respect to the fiber support portion 54 so that the distance between the output side optical fiber 32 and the fiber support portion 54 becomes smaller.
  • the fixing resins 81 and 82 fix the input side optical fiber 12 and the output side optical fiber 32 in such a tilted state to the fiber supporting portion 54, respectively.
  • the upper edge portion 81A of the fixing resin 81 which is in contact with air having low heat conductivity, has a region S2 (closer to the optical axis 90 than the reference line L2 (or reference line L1)). Alternatively, it becomes easy to arrange in the area S1). In this case, as shown in FIG. 12, a part of the lower end portion 381B of the fixing resin 81 is likely to be located outside the reference line L2 (on the side away from the optical axis 90).
  • the lower end portion 381B of 81 is in contact with the fiber support portion 54 that can act as a heat dissipation plate, even if the lower end portion 381B of the fixed resin 81 is irradiated with returning light and heat is generated, the generated heat is generated by the fiber support portion. The heat is easily dissipated via 54, and the influence of the returning light can be suppressed.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a main part of an optical combiner 420 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the lower end portion 381B of the fixed resin 81 which is irradiated with the returning light, is located closer to the optical axis 90 than the reference line L2 (or the reference line L1).
  • the extending light shielding portion 450 is provided.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing a main part of an optical combiner 520 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is arranged such that the distance between the input side optical fiber 12 and the fiber support section 54 becomes smaller as the input side optical fiber 12 moves away from the fiber connecting section 53.
  • the input side optical fiber 12 and the output side optical fiber 32 are arranged so that the distance between the output side optical fiber 32 and the fiber supporting portion 54 increases as the output side optical fiber 32 moves away from the fiber connecting portion 53. It is inclined with respect to the support portion 54.
  • the fixing resins 81 and 82 fix the input side optical fiber 12 and the output side optical fiber 32 in such a tilted state to the fiber supporting portion 54, respectively.
  • the input side optical fiber 12 can be fixed to the fiber support portion 54 at a position closer to the taper portion 66. Therefore, the distance between the position where the input side optical fiber 12 is fixed to the fiber support portion 54 and the position where the output side optical fiber 32 is fixed to the fiber support portion 54 can be shortened, and the input side optical fiber 12 and the output side The side optical fiber 32 can be firmly fixed to the fiber support portion 54. As a result, the mechanical reliability of the optical combiner 520 can be improved, and the optical combiner 520 can be shortened.
  • a part of the lower end portion 181B of the fixing resin 81 is located outside the reference line L2 (or the reference line L1) (away from the optical axis 90). Since the lower end portion 181B is in contact with the fiber support portion 54 that can act as a heat dissipation plate, even if heat is generated at the lower end portion 181B of the fixed resin 81, the generated heat is likely to be radiated through the fiber support portion 54. , It is possible to suppress the influence of the returning light.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing a main part of the optical combiner 620 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the lower end 181B of the fixed resin 81 irradiated with the returning light is located closer to the optical axis 90 than the reference line L2 (or the reference line L1).
  • the extending light shielding portion 650 is provided.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing a main part of the optical combiner 720 according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the input side optical fiber 12 and the output side optical fiber 32 in the first embodiment are connected by a bridge fiber 712.
  • the bridge fiber 712 has a single core 763 and a clad 762 that covers the outer periphery of the core 763.
  • a large diameter portion 712A having a large diameter is formed on the input side optical fiber 12 side, and the output side optical fiber 712 is formed.
  • a small diameter portion 712B having a small diameter is formed on the fiber 32 side.
  • the end portion of the taper portion 66 of the input side optical fiber 12 and the large diameter portion 712A of the bridge fiber 712 are connected at the first fiber connecting portion 743, and the small diameter portion 712B of the bridge fiber 712 and the output side optical fiber 32.
  • the end portion is connected at the second fiber connecting portion 753.
  • a taper portion 766 is formed between the large diameter portion 712A and the small diameter portion 712B of the bridge fiber 712.
  • the taper portion 766 is formed between the taper start portion 764 and the taper start portion 764 to the second fiber connecting portion 753.
  • a taper body 767 having a reduced diameter.
  • the bridge fiber 712 is fixed to the fiber support portion 54 by a fixing resin 781.
  • the laser light emitted from the plurality of fiber lasers 10 propagates through the core 63 of each input-side optical fiber 12 and is introduced into the core 763 of the bridge fiber 712 through the tapered portion 66.
  • the laser light introduced into the core 763 of the bridge fiber 712 propagates through the reduced diameter core 763 and is introduced into the core 73 of the output side optical fiber 32.
  • the laser light emitted from the plurality of fiber lasers 10 is introduced into the core 73 of the one output-side optical fiber 32 to become high-power laser light, which propagates through the core 73 of the output-side optical fiber 32 and is emitted.
  • High-power laser light is emitted from the end 40.
  • the shape of the core 763 of the bridge fiber 712 does not match the shape of the end of the taper portion 66 of the input side optical fiber 12, in the first fiber connection portion 743, a partial region of the core 763 of the bridge fiber 712 is It is exposed on the outside of the input side optical fiber 12, and a core exposed region is formed.
  • the line drawn from the point on the outer contour line of the core exposed region to the point on the outer circumferential contour line of the taper start portion 64 without hitting the taper body 67 is the closest to the optical axis 790 of the bridge fiber 712.
  • the fixing resin 81 is arranged in a region closer to the optical axis 790 than the reference line L3, which is an extension of a line passing through a point on the outer peripheral contour line. Since this area is a shadow area of the return light propagating from the bridge fiber 712 toward the input side optical fiber 12, the return light is not directly irradiated to the fixing resin 81, and the deterioration of the fixing resin 81 is suppressed. be able to.
  • the fixing resin 81 may be arranged in a region closer to the optical axis 790 than the extension of the line passing through the point. Since the amount of return light incident on this region is reduced, even if the fixing resin 81 is arranged in this region, deterioration of the fixing resin 81 due to the returning light is reduced.
  • the core 763 of the bridge fiber 712 and the core 73 of the output-side optical fiber 32 have the same diameter, but in reality, the diameters may be slightly different. Therefore, also in the second fiber connecting portion 753, a partial region of the core 73 of the output side optical fiber 32 is exposed outside the bridge fiber 712 to form a core exposed region.
  • the optical axis 90 of the output side optical fiber 32 is The fixing resin 781 is arranged in a region closer to the optical axis 90 than the reference line L4, which is an extension of a line passing through a point on the closest outer peripheral contour line.
  • This area is a shadow area of the return light propagating from the output side optical fiber 32 toward the bridge fiber 712, so that the fixing resin 781 is not directly irradiated with the returning light, and the deterioration of the fixing resin 781 is suppressed. be able to.
  • the fixing resin 781 may be arranged in a region closer to the optical axis 90 than the extension of the line passing through the points on the line. Since the amount of return light incident on this region is reduced, even if the fixing resin 781 is arranged in this region, deterioration of the fixing resin 781 due to the return light is reduced.
  • the taper portion 66 of the input side optical fiber 12 is composed of seven optical fibers, while the taper portion 766 of the bridge fiber 712 is composed of one optical fiber.
  • the number of optical fibers forming the tapered portion may be any number as long as it is one or more.
  • the reference line L2 in FIG. 9 requires three or more input side optical fibers 12.
  • the reflection suppressing portion that suppresses the reflection of the light emitted from the above-described core exposed region is provided in the region farther from the optical axes 90 and 790 than the reference lines L1 to L4. It may be provided.
  • the surface of the fiber support portion 54 may be black-anodized to absorb the light emitted from the core exposed region to form the reflection suppressing portion 800 (see FIG. 3).
  • a white scattering surface may be formed on the surface of the fiber support portion 54 as the reflection suppressing portion to scatter the light emitted from the core exposed region.
  • a reflection suppressing portion made of a transparent body may be provided to allow light emitted from the core exposed region to pass through the transparent body to suppress specular reflection.
  • the case where the light reflected from the workpiece returns as return light from the output side optical fiber 32 toward the input side optical fiber 12 has been described as an example.
  • the light propagating toward the input side optical fiber 12 is not limited to such return light, and for example, the pumping light emitted from the pumping light source on the opposite side in the bidirectional pumping type fiber laser is also the output side light. It can be light propagating from the fiber 32 toward the input side optical fiber 12.
  • an optical device capable of suppressing the deterioration of the resin that fixes the optical fiber.
  • This optical device includes at least one first optical fiber, a second optical fiber, and a fiber connection part in which the core of the first optical fiber and the core of the second optical fiber are connected.
  • a fiber support part that supports the first optical fiber and the second optical fiber, and a fixing resin that fixes the first optical fiber to the fiber support part are provided.
  • the first optical fiber has a taper portion including a taper start portion and a taper body whose diameter is reduced from the taper start portion toward the fiber connection portion.
  • the core of the second optical fiber has a core exposure region that is exposed outside the first optical fiber in the fiber connection portion.
  • At least a part of the edge portion of the fixing resin is a surface perpendicular to the optical axis of the second optical fiber at the taper start portion without hitting the taper body from a point on the inner contour line that defines the core exposed region.
  • the lines drawn up to an arbitrary point in the above it is located on the side closer to the optical axis than the first reference line which is an extension of the line passing through the point closest to the optical axis of the second optical fiber.
  • the light propagating from the second optical fiber toward the first optical fiber is radiated to the outside from the core exposed region of the fiber connection portion, but is more light than the first reference line.
  • the amount of this incident light is reduced. Therefore, by arranging at least part of the edge portion of the fixing resin closer to the optical axis than the first reference line, It is possible to prevent the fixing resin from deteriorating due to the irradiation of the light propagating toward the first optical fiber. Therefore, the failure of the optical combiner is less likely to occur, and the reliability of the optical combiner is enhanced.
  • the first reference line is on the outer peripheral contour line closest to the optical axis among the lines drawn from the point on the inner contour line to the point on the outer peripheral contour line of the taper start portion without hitting the taper body. It is preferably a line passing through points.
  • the above-mentioned at least one first optical fiber may include three or more first optical fibers.
  • at least a part of the edge portion of the fixing resin is drawn from a point on the outer contour line defining the core exposed region to a point on the outer peripheral contour line of the taper start portion without hitting the taper body. It is preferable that it is located closer to the optical axis than the second reference line that is an extension of a line passing through a point on the outer peripheral contour line that is closest to the optical axis.
  • the side closer to the optical axis than the second reference line is a shadow for the light propagating from the second optical fiber toward the first optical fiber, so that at least a part of the edge portion of the fixing resin is made into the second optical line.
  • the fixing resin By arranging the fixing resin closer to the optical axis than the reference line, the fixing resin is prevented from being irradiated with the light propagating from the second optical fiber toward the first optical fiber. Therefore, the deterioration of the fixing resin is suppressed, and the optical combiner is less likely to malfunction.
  • the portion of the fixing resin that is in contact with the fiber support portion may be wider than the portion of the fixing resin that is located away from the fiber support portion.
  • the fixing resin can be arranged at a position closer to the tapered portion, and the first optical fiber can be fixed to the fiber support portion at a position closer to the tapered portion. Therefore, the distance between the position where the first optical fiber is fixed to the fiber support portion and the position where the second optical fiber is fixed to the fiber support portion can be shortened, and the first optical fiber and the second optical fiber It is possible to firmly fix the optical fiber to the fiber support portion. As a result, the mechanical reliability of the optical combiner can be improved and the optical combiner can be shortened.
  • the fiber supporting part may have a reflection suppressing part arranged on the side farther from the optical axis than the first reference line.
  • the reflection suppressing portion is provided to suppress reflection of light emitted from the core exposed region.
  • a part of the edge of the fixing resin may be located on the side farther from the optical axis than the first reference line.
  • the fiber support portion extends between the part of the edge portion of the fixing resin and the taper start portion of the taper portion beyond the first reference line to a side close to the optical axis.
  • You may have a light-shielding part. With such a light-shielding portion, even if a part of the edge portion of the fixing resin is located on the side farther from the optical axis than the first reference line, it propagates from the second optical fiber toward the first optical fiber. Before the incident light is incident on the fixing resin, it is blocked by the light shielding portion, so that the incident light can be suppressed from entering the fixing resin.
  • the fixing resin is such that the distance between the first optical fiber and the fiber supporting portion increases as the distance from the fiber connecting portion increases, so that the first optical fiber extends in the direction in which the fiber supporting portion extends. May be fixed to the fiber supporting portion in a tilted state.
  • the fixing resin is such that the distance between the first optical fiber and the fiber supporting portion decreases as the distance from the fiber connecting portion increases, so that the fixing resin extends in the direction in which the fiber supporting portion extends. May be fixed to the fiber supporting portion in a tilted state.
  • the entire edge of the fixing resin may be located closer to the optical axis than the first reference line.
  • a laser device in which failure is unlikely to occur.
  • This laser apparatus includes at least one laser light source and the above-mentioned optical device.
  • the first optical fiber of the optical device is connected to the at least one laser light source. According to such a laser device, deterioration of the fixing resin of the optical combiner is suppressed as described above, and the failure of the optical combiner is less likely to occur. Therefore, the failure of the laser device is less likely to occur.
  • the present invention it is possible to suppress the fixing resin from deteriorating due to the irradiation of the light propagating from the second optical fiber toward the first optical fiber, and it becomes difficult for the optical combiner to fail.
  • the present invention is suitably used for an optical device having a fiber connection part in which optical fibers are connected to each other.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

光ファイバを固定する樹脂の劣化を抑制することができる光デバイスを提供する。光コンバイナ２０は、入力側光ファイバ１２と、出力側光ファイバ３２と、入力側光ファイバ１２のコア６３と出力側光ファイバ３２のコア７３とが接続されるファイバ接続部５３と、光ファイバ１２，３２を支持するファイバ支持部５４と、光ファイバ１２，３２をファイバ支持部５４に固定する固定樹脂８１，８２とを備える。入力側光ファイバ１２は、テーパ開始部６４と、テーパ開始部６４からファイバ接続部５３に向かって縮径されたテーパ本体６７とを含むテーパ部６６を有する。出力側光ファイバ３２のコア７３は、入力側光ファイバ１２の外側で露出するコア露出領域７４を有する。固定樹脂８１は、コア露出領域７４を規定する内側輪郭線７５上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点まで引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線６５上の点を通過する線を延長した基準線Ｌ１よりも光軸９０に近い側に位置する。

Description

光デバイス及びレーザ装置
　本発明は、光デバイス及びこれを用いたレーザ装置に係り、特に光ファイバ同士を接続したファイバ接続部を有する光デバイスに関するものである。
　近年、ファイバレーザなどを用いたレーザ加工の分野においては、レーザ光の出力を増大させることによって、加工速度の向上や厚い材料の加工が期待できることから、レーザ光の高出力化が求められている。レーザ光の出力を高めるために、複数のレーザ光源からの出力光を合成したり、複数の励起光源からの励起光をレーザ共振器に導入したりするが、その際に複数本の光ファイバと１本の光ファイバとを光コンバイナで接続することがある（例えば、特許文献１参照）。
　図１は、このような従来の光コンバイナを模式的に示す斜視図である。図１に示す光コンバイナでは、複数本の入力側光ファイバ９０１のコア９１０を伝搬する光が合波され出力側光ファイバ９０２のコア９２０に導入される。このとき、入力側光ファイバ９０１のコア９１０の端面形状と出力側光ファイバ９０２のコア９２０の端面形状とは完全に一致しないが、入力側光ファイバ９０１から出力側光ファイバ９０２に伝搬する光が接続点で漏洩することを防止するために、出力側光ファイバ９０２のコア９２０の内側にすべての入力側光ファイバ９０１のコア９１０の領域が含まれるように設計されることが一般的である。
　しかしながら、上述したようにレーザ光の出力が増大するのに伴って、レーザ加工時に被加工物で反射したレーザ光や双方励起型のファイバレーザにおいて反対側の励起光源からの出射された励起光が出力側光ファイバ９０２から入力側光ファイバ９０１に向かって伝搬することが考えられる。このような場合には、図１の矢印で示すように、出力側光ファイバ９０２のコア９２０が露出した領域から反射光や励起光が外部空間に放射されることになる。このような外部空間に放射された反射光や励起光は、入力側光ファイバ９０１を固定している樹脂にも照射され、この樹脂の劣化、ひいては光コンバイナの故障を引き起こす可能性がある。
特開２０１７－１９１２９８号公報
　本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光ファイバを固定する樹脂の劣化を抑制することができる光デバイスを提供することを第１の目的とする。
　また、本発明は、故障の生じにくいレーザ装置を提供することを第２の目的とする。
　本発明の第１の態様によれば、光ファイバを固定する樹脂の劣化を抑制することができる光デバイスが提供される。この光デバイスは、少なくとも１本の第１の光ファイバと、第２の光ファイバと、上記第１の光ファイバのコアと上記第２の光ファイバのコアとが接続されるファイバ接続部と、上記第１の光ファイバ及び上記第２の光ファイバを支持するファイバ支持部と、上記第１の光ファイバを上記ファイバ支持部に固定する固定樹脂とを備える。上記第１の光ファイバは、テーパ開始部と、該テーパ開始部から上記ファイバ接続部に向かって縮径されたテーパ本体とを含むテーパ部を有している。上記第２の光ファイバの上記コアは、上記ファイバ接続部において上記第１の光ファイバの外側で露出するコア露出領域を有している。上記固定樹脂の縁部の少なくとも一部は、上記コア露出領域を規定する内側輪郭線上の点から上記テーパ本体にぶつかることなく上記テーパ開始部における前記第２の光ファイバの光軸に垂直な面内の任意の点まで引いた線のうち、上記第２の光ファイバの光軸に最も近い点を通過する線を延長した第１の基準線よりも上記光軸に近い側に位置している。なお、本明細書においては、「第２の光ファイバの光軸」は、第２の光ファイバ内の光軸を無限遠点まで延長した軸線を意味する。また、任意の点から光軸までの距離は、当該点から光軸に下ろした垂線の距離をいうものとし、この距離の大小によって当該点が光軸から離れているか、あるいは光軸に近いかが決まる。
　本発明の第２の態様によれば、故障の生じにくいレーザ装置が提供される。このレーザ装置は、少なくとも１つのレーザ光源と、上述した光デバイスとを備えている。上記光デバイスの上記第１の光ファイバは、上記少なくとも１つのレーザ光源に接続される。
図１は、従来の光コンバイナを模式的に示す斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ装置を模式的に示す図である。 図３は、本発明の第１の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。 図４は、図３の光コンバイナのファイバ接続部近傍を模式的に示す斜視図である。 図５は、図４のテーパ部のテーパ開始部における入力側光ファイバの配置を示す模式図である。 図６は、図３の光コンバイナのファイバ接続部における入力側光ファイバのコアと出力側光ファイバのコアとの位置関係を示す模式図である。 図７は、図６の出力側光ファイバにおけるコア露出領域を示す模式図である。 図８は、図５のテーパ部のテーパ開始部における外周の輪郭を示す模式図である。 図９Ａは、図３の光コンバイナにおける戻り光の伝搬経路を説明するための模式図である。 図９Ｂは、図３の光コンバイナにおける戻り光の伝搬経路を説明するための模式図である。 図９Ｃは、図３の光コンバイナにおける戻り光の伝搬経路を説明するための模式図である。 図９Ｄは、図３の光コンバイナにおける戻り光の伝搬経路を説明するための模式図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。 図１１は、本発明の第３の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。 図１２は、本発明の第４の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。 図１３は、本発明の第５の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。 図１４は、本発明の第６の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。 図１５は、本発明の第７の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。 図１６は、本発明の第８の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。
　以下、本発明に係る光デバイス及びこれを用いたレーザ装置の実施形態について図２から図１６を参照して詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る光デバイスの例として光コンバイナについて説明するが、本発明に係る光デバイスはこれに限られるものではない。また、図２から図１６において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。さらに、図２から図１６においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。
　図２は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ装置１を模式的に示す図である。図２に示すように、レーザ装置１は、レーザ光源としての複数のファイバレーザ１０と、複数のファイバレーザ１０から出力されるレーザ光を合波する光コンバイナ２０と、合波された出力レーザ光を例えば被加工物に照射する出射端４０とを含んでいる。光コンバイナ２０は、ファイバレーザ１０から延びる複数の入力側光ファイバ１２（第１の光ファイバ）と、入力側光ファイバ１２に接続された１本の出力側光ファイバ３２（第２の光ファイバ）とを含んでいる。複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光は、それぞれの入力側光ファイバ１２を伝搬し、１本の出力側光ファイバ３２に導入されて合波され、出射端４０から出射される。
　図３は、光コンバイナ２０の主要部分を模式的に示す図である。図３に示すように、光コンバイナ２０は、バンドル化された複数の入力側光ファイバ１２と出力側光ファイバ３２とが接続されたファイバ接続部５３を有している。また、光コンバイナ２０は、入力側光ファイバ１２と出力側光ファイバ３２とを支持する板状のファイバ支持部５４を含んでいる。入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２は、それぞれ固定樹脂８１，８２によってファイバ支持部５４に固定されている。
　それぞれの入力側光ファイバ１２のファイバ接続部５３側の端部においては、被覆材６１が除去されクラッド６２が露出している。この入力側光ファイバ１２のクラッド６２が露出している部分のファイバ接続部５３側にはテーパ部６６が形成されている。このテーパ部６６は、テーパ開始部６４と、テーパ開始部６４からファイバ接続部５３に向かって縮径されたテーパ本体６７とを含んでいる。また、出力側光ファイバ３２のファイバ接続部５３側の端部においては、被覆材７１が除去されクラッド７２が露出している。この出力側光ファイバ３２のクラッド７２が露出した端部と入力側光ファイバ１２のテーパ部６６とがファイバ接続部５３で互いに接続されている。
　図４は、光コンバイナ２０のファイバ接続部５３近傍を模式的に示す斜視図である。複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光は、それぞれの入力側光ファイバ１２のコア６３を伝搬し、テーパ部６６を通って出力側光ファイバ３２のコア７３に導入される。これにより、複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光が１本の出力側光ファイバ３２のコア７３に導入されて高パワーのレーザ光となり、出力側光ファイバ３２のコア７３を伝搬して出射端４０から高パワーのレーザ光が出射される。
　図５は、テーパ開始部６４における入力側光ファイバ１２の配置を示す模式図である。図５に示すように、本実施形態では、入力側光ファイバ１２として７本の光ファイバが使用されており、１本の光ファイバ１２Ａの周囲に６本の光ファイバ１２Ｂが互いに接するように配置されている。
　図６は、光コンバイナ２０のファイバ接続部５３における入力側光ファイバ１２のコア６３と出力側光ファイバ３２のコア７３との位置関係を示す模式図である。図４及び図６に示すように、入力側光ファイバ１２から出力側光ファイバ３２に伝搬する光がファイバ接続部５３で漏洩することを防止するために、光コンバイナ２０は、出力側光ファイバ３２のコア７３の内側にすべての入力側光ファイバ１２のコア６３の領域が含まれるように設計されている。出力側光ファイバ３２のコア７３の形状は入力側光ファイバ１２のテーパ部６６（テーパ本体６７）の端部の形状と一致しないため、ファイバ接続部５３では出力側光ファイバ３２のコア７３の一部の領域が入力側光ファイバ１２の外側で露出することになる。すなわち、出力側光ファイバ３２のコア７３は、ファイバ接続部５３で入力側光ファイバ１２の外側で露出するコア露出領域７４（図６においてハッチングされている領域）を有している。
　例えば高パワーのレーザ光を出射端４０から被加工物に照射した場合、被加工物で反射したレーザ光が出射端４０からレーザ装置１に戻り、入力側光ファイバ１２に向かって伝搬することがある。このような戻り光は、上述したコア露出領域７４から外部空間に放射されることとなるが、本実施形態における光コンバイナ２０は、そのような戻り光が固定樹脂８１に照射されないような構造を有している。すなわち、図４の矢印に示すように、コア露出領域７４から外部空間に放射された戻り光が入力側光ファイバ１２のテーパ部６６のテーパ本体６７の外周面で反射して固定樹脂８１には到達しないようになっている。以下、この点について説明する。
　上述した戻り光はコア露出領域７４から様々な角度で放射されるが、この戻り光がテーパ本体６７の外周面に当たると、その入射角が大きく、また、テーパ部６６を構成するガラスの屈折率と空気の屈折率との差が大きいため、図４の矢印に示すように、戻り光がテーパ本体６７の外周面で反射する。このため、テーパ部６６の上流側には戻り光が直接照射されない影の部分が生じる。この影の部分に固定樹脂８１を配置すれば、戻り光が固定樹脂８１に直接照射されず、固定樹脂８１の劣化を抑えることができ、光コンバイナ２０の故障が発生しにくくなる。
　図７は、出力側光ファイバ３２におけるコア露出領域７４を示す模式図であり、図８は、テーパ部６６のテーパ開始部６４の外周面を規定する線（外周輪郭線）６５を示す模式図である。図７に示すように、コア露出領域７４は、出力側光ファイバ３２の光軸９０を中心として６つの円弧を周方向に並べて接続した内側輪郭線７５と、単一の円からなる外側輪郭線７６とにより規定される領域である。また、図８に示すように、外周輪郭線６５は、光軸９０を中心に６つの円弧を円周方向に並べて接続した形状をしている。
　テーパ部６６の上流側で戻り光が入射する量が低減するのは、コア露出領域７４の内側輪郭線７５上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点に引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線６５上の点を通過する線を延長した基準線よりも光軸９０に近い側の領域である。例えば、図９Ａに示すように、コア露出領域７２の内側輪郭線７５上の点７５Ａ（図７も参照）から出射された戻り光は、内側輪郭線７５上の点７５Ａとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ａとを通る基準線Ｌ１（第１の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ１には届かないため、この領域Ｓ１に入射する戻り光の量が減少する。また、図９Ｂに示すように、コア露出領域７２の内側輪郭線７５上の点７５Ｂ（図７も参照）から出射された戻り光は、内側輪郭線７５上の点７５Ｂとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ｂとを通る基準線Ｌ１（第１の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ１には届かないため、この領域Ｓ１に入射する戻り光の量が減少する。したがって、固定樹脂８１をこの領域Ｓ１内に配置すれば、固定樹脂８１に入射する戻り光の量が低減するため、戻り光による固定樹脂８１の劣化が低減される。
　また、テーパ部６６の上流側で戻り光の影の領域となるのは、コア露出領域７４の外側輪郭線７６上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点に引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線６５上の点を通過する線を延長した基準線よりも光軸９０に近い側の領域である。例えば、図９Ａに示すように、コア露出領域７２の外側輪郭線７６上の点７６Ａ（点７５Ａと一致する。図７も参照）から出射された戻り光は、外側輪郭線７６上の点７６Ａとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ａとを通る基準線Ｌ２（第２の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２には届かないため、この領域Ｓ２は完全に戻り光の影となり、戻り光が直接照射されない領域となる。また、図９Ｂに示すように、コア露出領域７２の外側輪郭線７６上の点７６Ｂ（図７も参照）から出射された戻り光は、外側輪郭線７６上の点７６Ｂとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ｂとを通る基準線Ｌ２（第２の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２には届かないため、この領域Ｓ２は完全に戻り光の影となり、戻り光が直接照射されない領域となる。したがって、固定樹脂８１をこの領域Ｓ２内に配置すれば、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂８１の劣化を抑えることができる。
　また、テーパ部６６は途中でねじれたテーパ形状を呈することがあり、そのような場合には、コア露出領域７２が外周輪郭線６５に対して周方向にずれることとなる。例えば、コア露出領域７２が外周輪郭線６５に対して周方向に３０度ずれている場合には、図９Ｃに示すように、コア露出領域７２の内側輪郭線７５上の点７５Ｂから出射された戻り光は、内側輪郭線７５上の点７５Ｂとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ａとを通る基準線Ｌ１（第１の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ１には届かないため、この領域Ｓ１に入射する戻り光の量が減少する。また、図９Ｄに示すように、コア露出領域７２の内側輪郭線７５上の点７５Ａから出射された戻り光は、内側輪郭線７５上の点７５Ａとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ｂとを通る基準線Ｌ１（第１の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ１には届かないため、この領域Ｓ１に入射する戻り光の量が減少する。したがって、固定樹脂８１をこの領域Ｓ１内に配置すれば、固定樹脂８１に入射する戻り光の量が低減するため、戻り光による固定樹脂８１の劣化が低減される。
　また、図９Ｃに示すように、コア露出領域７２の外側輪郭線７６上の点７６Ｂから出射された戻り光は、外側輪郭線７６上の点７６Ｂとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ａとを通る基準線Ｌ２（第２の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２には届かないため、この領域Ｓ２は完全に戻り光の影となり、戻り光が直接照射されない領域となる。また、図９Ｄに示すように、コア露出領域７２の外側輪郭線７６上の点７６Ａから出射された戻り光は、外側輪郭線７６上の点７６Ａとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ｂとを通る基準線Ｌ２（第２の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２には届かないため、この領域Ｓ２は完全に戻り光の影となり、戻り光が直接照射されない領域となる。したがって、固定樹脂８１をこの領域Ｓ２内に配置すれば、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂８１の劣化を抑えることができる。
　本実施形態では、図３に示すように、固定樹脂８１の上縁部８１Ａ、下縁部８１Ｂ、及び側縁部８１Ｃ，８１Ｄが基準線Ｌ２よりも出力側光ファイバ３２の光軸９０に近い側に位置している。したがって、固定樹脂８１の全体が戻り光の影となる領域Ｓ２内に位置することとなり、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがない。したがって、戻り光によって固定樹脂８１が劣化することが抑制され、光コンバイナ２０の故障も発生しにくくなる。なお、固定樹脂８１が戻り光の影が生じる領域Ｓ１に位置していても、上述したように戻り光による影響を低減することができる。
　また、上述した例では、コア露出領域７４の内側輪郭線７５上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点に引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線６５上の点を通過する線を延長した線を第１の基準線として説明したが、実際には、テーパ部６６が途中で膨らんだ形状を有することも考えられ、そのような場合には、コア露出領域７４の内側輪郭線７５上の点からテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点に引いた線がテーパ本体６７にぶつかってしまうことも考えられる。そのような場合には、コア露出領域７４の内側輪郭線７５上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４における光軸９０に垂直な面内の任意の点まで引いた線のうち、光軸９０に最も近い点を通過する線を延長した線を第１の基準線とすれば、この第１の基準線よりも光軸９０に近い側の領域が戻り光の影の領域となる。したがって、この第１の基準線よりも光軸９０に近い側に固定樹脂８１を配置すれば、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂８１の劣化を抑えることができる。これは以下の実施形態についても当てはまることである。
　図１０は、本発明の第２の実施形態における光コンバイナ１２０の主要部分を模式的に示す図である。上述した第１の実施形態では、固定樹脂８１のすべての縁部が基準線Ｌ２よりも出力側光ファイバ３２の光軸９０に近い側に位置しているが、固定樹脂８１の縁部の一部が基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも出力側光ファイバ３２の光軸９０に近い側に位置していれば、その部分については上述した効果が得られる。本実施形態では、固定樹脂８１が、上端部１８１Ａから下端部１８１Ｂに向かって広がっており、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂの一部が基準線Ｌ２よりも外側に（光軸９０から離れる側に）位置している。
　図１０に示す例では、基準線Ｌ２よりも外側に位置する固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに戻り光が照射されるため、この部分の温度が上昇することが考えられるが、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂは、放熱板として作用し得るファイバ支持部５４に接しているため、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂで熱が発生したとしても、発生した熱がファイバ支持部５４を介して放熱されやすく、戻り光による影響を抑えることができる。一方、固定樹脂８１の上端部１８１Ａは、伝熱性が低い空気と接しているため、固定樹脂８１の上端部１８１Ａを戻り光の影の領域、すなわち基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも光軸９０に近い側に位置させて、熱の発生を抑制することが好ましい。
　また、本実施形態では、固定樹脂８１が、上端部１８１Ａから下端部１８１Ｂに向かって広がっているため、テーパ部６６により近い位置に固定樹脂８１の下端部１８１Ｂを配置することができる。すなわち、テーパ部６６により近い位置で入力側光ファイバ１２をファイバ支持部５４に固定することができる。このため、入力側光ファイバ１２がファイバ支持部５４に固定される位置と出力側光ファイバ３２がファイバ支持部５４に固定される位置との間の距離を短くでき、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２のファイバ支持部５４への固定を強固にすることができる。この結果、光コンバイナ１２０の機械的信頼性を高めることができるとともに、光コンバイナ１２０を短尺化することができる。
　本実施形態では、上述のように、出力側光ファイバ３２のコア露出領域７４から外部空間に放射された戻り光が固定樹脂８１の一部に照射されるが、この固定樹脂８１に照射された戻り光が固定樹脂８１の内部を伝搬することを抑制するために、固定樹脂８１として不透明な樹脂を使用することが好ましい。
　図１１は、本発明の第３の実施形態における光コンバイナ２２０の主要部分を模式的に示す図である。上述した第２の実施形態では、戻り光が固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに照射されていたが、本実施形態におけるファイバ支持部５４は、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに入射する戻り光を遮る遮光部２５０を有している。この遮光部２５０は、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂとテーパ部６６のテーパ開始部６４との間で、基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）を越えて光軸９０に近い側に延びる部分を有していれば、どのような形状であってもよい。
　このような遮光部２５０によって、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂが基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも外側に位置していても、戻り光が固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに入射する前に遮光部２５０によって遮られるため、戻り光が固定樹脂８１に入射することを抑制することができる。
　図１２は、本発明の第４の実施形態における光コンバイナ３２０の主要部分を模式的に示す図である。上述した第１の実施形態では、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２が、ファイバ支持部５４が延びる方向と平行に延びていたが、本実施形態では、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２をファイバ支持部５４が延びる方向に対して斜めになるように配置している。すなわち、入力側光ファイバ１２がファイバ接続部５３から遠ざかるにつれて入力側光ファイバ１２とファイバ支持部５４との間の距離が大きくなるように、また、出力側光ファイバ３２がファイバ接続部５３から遠ざかるにつれて出力側光ファイバ３２とファイバ支持部５４との間の距離が小さくなるように、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２がファイバ支持部５４に対して傾けられている。固定樹脂８１，８２は、このように傾いた状態の入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２をそれぞれファイバ支持部５４に固定している。
　このように入力側光ファイバ１２を傾けることで、伝熱性が低い空気と接する固定樹脂８１の上縁部８１Ａを基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２（あるいは領域Ｓ１）に配置することが容易になる。この場合、図１２に示すように、固定樹脂８１の下端部３８１Ｂの一部が基準線Ｌ２よりも外側に（光軸９０から離れる側に）位置しやすくなるが、上述したように、固定樹脂８１の下端部３８１Ｂは、放熱板として作用し得るファイバ支持部５４に接しているため、固定樹脂８１の下端部３８１Ｂに戻り光が当たって熱が発生したとしても、発生した熱がファイバ支持部５４を介して放熱されやすく、戻り光による影響を抑えることができる。
　図１３は、本発明の第５の実施形態における光コンバイナ４２０の主要部分を模式的に示す図である。本実施形態は、上述した第４の実施形態において、戻り光が照射される固定樹脂８１の下端部３８１Ｂの部分に、基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）を越えて光軸９０に近い側に延びる遮光部４５０を設けた例である。このような遮光部４５０を設けることにより、戻り光が固定樹脂８１の下端部３８１Ｂに照射されることが抑制されるので、戻り光による固定樹脂８１の劣化を抑制することができる。
　図１４は、本発明の第６の実施形態における光コンバイナ５２０の主要部分を模式的に示す図である。本実施形態は、上述した第４の実施形態とは逆に、入力側光ファイバ１２がファイバ接続部５３から遠ざかるにつれて入力側光ファイバ１２とファイバ支持部５４との間の距離が小さくなるように、また、出力側光ファイバ３２がファイバ接続部５３から遠ざかるにつれて出力側光ファイバ３２とファイバ支持部５４との間の距離が大きくなるように、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２がファイバ支持部５４に対して傾けられている。固定樹脂８１，８２は、このように傾いた状態の入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２をそれぞれファイバ支持部５４に固定している。
　このように入力側光ファイバ１２を傾けることで、テーパ部６６により近い位置で入力側光ファイバ１２をファイバ支持部５４に固定することができる。このため、入力側光ファイバ１２がファイバ支持部５４に固定される位置と出力側光ファイバ３２がファイバ支持部５４に固定される位置との間の距離を短くでき、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２のファイバ支持部５４への固定を強固にすることができる。この結果、光コンバイナ５２０の機械的信頼性を高めることができるとともに、光コンバイナ５２０を短尺化することができる。
　図１４に示す例では、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂの一部が基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも外側に（光軸９０から離れる側に）位置しているが、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂは、放熱板として作用し得るファイバ支持部５４に接しているため、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂで熱が発生したとしても、発生した熱がファイバ支持部５４を介して放熱されやすく、戻り光による影響を抑えることができる。
　図１５は、本発明の第７の実施形態における光コンバイナ６２０の主要部分を模式的に示す図である。本実施形態は、上述した第６の実施形態において、戻り光が照射される固定樹脂８１の下端部１８１Ｂの部分に、基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）を越えて光軸９０に近い側に延びる遮光部６５０を設けた例である。このような遮光部６５０を設けることにより、戻り光が固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに直接照射されることが抑制されるので、戻り光による固定樹脂８１の劣化を抑制することができる。
　図１６は、本発明の第８の実施形態における光コンバイナ７２０の主要部分を模式的に示す図である。本実施形態は、第１の実施形態における入力側光ファイバ１２と出力側光ファイバ３２との間をブリッジファイバ７１２で接続したものである。このブリッジファイバ７１２は、単一のコア７６３と、コア７６３の外周を覆うクラッド７６２とを有しており、入力側光ファイバ１２側には径の大きな大径部７１２Ａが形成され、出力側光ファイバ３２側には径の小さな小径部７１２Ｂが形成されている。
　入力側光ファイバ１２のテーパ部６６の端部とブリッジファイバ７１２の大径部７１２Ａとが第１のファイバ接続部７４３において接続されており、ブリッジファイバ７１２の小径部７１２Ｂと出力側光ファイバ３２の端部とが第２のファイバ接続部７５３において接続されている。ブリッジファイバ７１２の大径部７１２Ａと小径部７１２Ｂとの間にテーパ部７６６が形成されており、このテーパ部７６６は、テーパ開始部７６４と、テーパ開始部７６４から第２のファイバ接続部７５３に向かって縮径されたテーパ本体７６７とを含んでいる。ブリッジファイバ７１２は固定樹脂７８１によってファイバ支持部５４に固定されている。
　このような構成において、複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光は、それぞれの入力側光ファイバ１２のコア６３を伝搬し、テーパ部６６を通ってブリッジファイバ７１２のコア７６３に導入される。ブリッジファイバ７１２のコア７６３に導入されたレーザ光は、縮径されたコア７６３を伝搬して出力側光ファイバ３２のコア７３に導入される。これにより、複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光が１本の出力側光ファイバ３２のコア７３に導入されて高パワーのレーザ光となり、出力側光ファイバ３２のコア７３を伝搬して出射端４０から高パワーのレーザ光が出射される。このように複数のテーパ部６６，７６６を設けることで、１つのテーパ部での縮径率を低く抑えることができるので、光ファイバ間の融着がしやすくなる。
　ブリッジファイバ７１２のコア７６３の形状と入力側光ファイバ１２のテーパ部６６の端部の形状とは一致しないので、第１のファイバ接続部７４３において、ブリッジファイバ７１２のコア７６３の一部の領域が入力側光ファイバ１２の外側で露出し、コア露出領域が形成される。本実施形態では、このコア露出領域の外側輪郭線上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、ブリッジファイバ７１２の光軸７９０に最も近い外周輪郭線上の点を通過する線を延長した基準線Ｌ３よりも光軸７９０に近い側の領域に、固定樹脂８１が配置されている。この領域は、ブリッジファイバ７１２から入力側光ファイバ１２に向かって伝搬する戻り光の影の領域となるため、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂８１の劣化を抑えることができる。
　なお、コア露出領域の内側輪郭線上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線上の点に引いた線のうち、ブリッジファイバ７１２の光軸７９０に最も近い外周輪郭線上の点を通過する線の延長線よりも光軸７９０に近い領域に固定樹脂８１を配置してもよい。この領域に戻り光が入射する量が低減するため、固定樹脂８１をこの領域内に配置しても、戻り光による固定樹脂８１の劣化が低減される。
　ブリッジファイバ７１２のコア７６３と出力側光ファイバ３２のコア７３とは同径であることが理想的であるが、実際には多少なりとも径が相違する。したがって、第２のファイバ接続部７５３においても、出力側光ファイバ３２のコア７３の一部の領域がブリッジファイバ７１２の外側で露出し、コア露出領域が形成される。本実施形態では、このコア露出領域の外側輪郭線上の点からテーパ本体７６７にぶつかることなくテーパ開始部７６４の外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線上の点を通過する線を延長した基準線Ｌ４よりも光軸９０に近い側の領域に、固定樹脂７８１が配置されている。この領域は、出力側光ファイバ３２からブリッジファイバ７１２に向かって伝搬する戻り光の影の領域となるため、固定樹脂７８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂７８１の劣化を抑えることができる。
　なお、コア露出領域の内側輪郭線上の点からテーパ本体７６７にぶつかることなくテーパ開始部７６４の外周輪郭線上の点に引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線上の点を通過する線の延長線よりも光軸９０に近い領域に固定樹脂７８１を配置してもよい。この領域に戻り光が入射する量が低減するため、固定樹脂７８１をこの領域内に配置しても、戻り光による固定樹脂７８１の劣化が低減される。
　入力側光ファイバ１２のテーパ部６６は７本の光ファイバで構成されるが、ブリッジファイバ７１２のテーパ部７６６は１本の光ファイバで構成される。このように、テーパ部を形成している光ファイバの数は１本以上であれば何本であってもよい。ただし、図９における基準線Ｌ２は３本以上の入力側光ファイバ１２を必要とする。
　上述した第１から第８の実施形態において、基準線Ｌ１～Ｌ４よりも光軸９０，７９０から離れる側の領域に、上述したコア露出領域から出射される光の反射を抑制する反射抑制部を設けてもよい。例えば、ファイバ支持部５４の表面を黒アルマイト処理してコア露出領域から出射される光を吸収させて反射抑制部８００（図３参照）を形成してもよい。あるいは、反射抑制部としてファイバ支持部５４の表面に白色散乱面を形成して、コア露出領域から出射される光を散乱させてもよい。あるいは、透明体からなる反射抑制部を設けて、コア露出領域から出射される光をこの透明体に透過させて鏡面反射を抑制してもよい。
　また、上述した実施形態では、被加工物から反射した光が戻り光として出力側光ファイバ３２から入力側光ファイバ１２に向かって戻ってくる場合を例として説明したが、出力側光ファイバ３２から入力側光ファイバ１２に向かって伝搬する光は、このような戻り光に限られるものではなく、例えば、双方励起型のファイバレーザにおいて反対側の励起光源からの出射された励起光も出力側光ファイバ３２から入力側光ファイバ１２に向かって伝搬する光となり得る。
　これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
　以上述べたように、本発明の第１の態様によれば、光ファイバを固定する樹脂の劣化を抑制することができる光デバイスが提供される。この光デバイスは、少なくとも１本の第１の光ファイバと、第２の光ファイバと、上記第１の光ファイバのコアと上記第２の光ファイバのコアとが接続されるファイバ接続部と、上記第１の光ファイバ及び上記第２の光ファイバを支持するファイバ支持部と、上記第１の光ファイバを上記ファイバ支持部に固定する固定樹脂とを備える。上記第１の光ファイバは、テーパ開始部と、該テーパ開始部から上記ファイバ接続部に向かって縮径されたテーパ本体とを含むテーパ部を有している。上記第２の光ファイバの上記コアは、上記ファイバ接続部において上記第１の光ファイバの外側で露出するコア露出領域を有している。上記固定樹脂の縁部の少なくとも一部は、上記コア露出領域を規定する内側輪郭線上の点から上記テーパ本体にぶつかることなく上記テーパ開始部における前記第２の光ファイバの光軸に垂直な面内の任意の点まで引いた線のうち、上記第２の光ファイバの光軸に最も近い点を通過する線を延長した第１の基準線よりも上記光軸に近い側に位置している。
　このような構成によれば、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光は、ファイバ接続部のコア露出領域から外部に放射されるが、第１の基準線よりも光軸に近い側では、この光の入射量が低減するため、固定樹脂の縁部の少なくとも一部を第１の基準線よりも光軸に近い側に配置することにより、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光の照射により固定樹脂が劣化することを抑制することができる。したがって、光コンバイナの故障が発生しにくくなり、光コンバイナの信頼性が高まる。
　上記第１の基準線は、上記内側輪郭線上の点から上記テーパ本体にぶつかることなく上記テーパ開始部の外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、上記光軸に最も近い上記外周輪郭線上の点を通過する線であることが好ましい。
　上記少なくとも１本の第１の光ファイバは、３本以上の第１の光ファイバを含んでいてもよい。この場合において、上記固定樹脂の上記縁部の少なくとも一部が、上記コア露出領域を規定する外側輪郭線上の点から上記テーパ本体にぶつかることなく上記テーパ開始部の上記外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、上記光軸に最も近い上記外周輪郭線上の点を通過する線を延長した第２の基準線よりも上記光軸に近い側に位置していることが好ましい。第２の基準線よりも光軸に近い側は、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光に対する影となるので、固定樹脂の縁部の少なくとも一部を第２の基準線よりも光軸に近い側に配置することにより、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光が固定樹脂に照射されることがなくなる。したがって、固定樹脂の劣化が抑制され、光コンバイナの故障が発生しにくくなる。
　上記ファイバ支持部に接する上記固定樹脂の部分が、上記ファイバ支持部から離れた位置にある上記固定樹脂の部分よりも広がっていてもよい。この場合には、テーパ部により近い位置に固定樹脂を配置することができ、テーパ部により近い位置で第１の光ファイバをファイバ支持部に固定することができる。このため、第１の光ファイバがファイバ支持部に固定される位置と第２の光ファイバがファイバ支持部に固定される位置との間の距離を短くでき、第１の光ファイバ及び第２の光ファイバのファイバ支持部への固定を強固にすることができる。この結果、光コンバイナの機械的信頼性を高めることができるとともに、光コンバイナを短尺化することができる。
　上記ファイバ支持部は、上記第１の基準線よりも上記光軸から離れる側に配置される反射抑制部を有していてもよい。この反射抑制部は、上記コア露出領域から出射される光の反射を抑制するために設けられる。
　上記固定樹脂の上記縁部の一部は、上記第１の基準線よりも上記光軸から離れる側に位置していてもよい。この場合において、上記ファイバ支持部は、上記固定樹脂の上記縁部の一部と上記テーパ部の上記テーパ開始部との間で上記第１の基準線を越えて上記光軸に近い側に延びる遮光部を有していてもよい。このような遮光部によって、固定樹脂の縁部の一部が第１の基準線よりも光軸から離れる側に位置していても、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光が固定樹脂に入射する前に遮光部によって遮られるため、この光が固定樹脂に入射することを抑制することができる。
　上記固定樹脂は、上記ファイバ接続部から遠ざかるにつれて上記第１の光ファイバと上記ファイバ支持部との間の距離が大きくなるように、上記ファイバ支持部が延びる方向に対して上記第１の光ファイバを傾けた状態で上記ファイバ支持部に固定してもよい。
　上記固定樹脂は、上記ファイバ接続部から遠ざかるにつれて上記第１の光ファイバと上記ファイバ支持部との間の距離が小さくなるように、上記ファイバ支持部が延びる方向に対して上記第１の光ファイバを傾けた状態で上記ファイバ支持部に固定してもよい。
　上記固定樹脂の上記縁部の全部が、上記第１の基準線よりも上記光軸に近い側に位置していてもよい。
　本発明の第２の態様によれば、故障の生じにくいレーザ装置が提供される。このレーザ装置は、少なくとも１つのレーザ光源と、上述した光デバイスとを備えている。上記光デバイスの上記第１の光ファイバは、上記少なくとも１つのレーザ光源に接続される。このようなレーザ装置によれば、上述したように光コンバイナの固定樹脂の劣化が抑制され、光コンバイナの故障が発生しにくくなるので、レーザ装置の故障も生じにくくなる。
　本発明によれば、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光の照射により固定樹脂が劣化することを抑制することができ、光コンバイナの故障が発生しにくくなる。
　本出願は、２０１８年１０月１２日に提出された日本国特許出願特願２０１８－１９３７４６号に基づくものであり、当該出願の優先権を主張するものである。当該出願の開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
　本発明は、光ファイバ同士を接続したファイバ接続部を有する光デバイスに好適に用いられる。
　　１　　レーザ装置
　１０　　ファイバレーザ
　１２　　入力側光ファイバ
　２０　　光コンバイナ
　３２　　出力側光ファイバ
　４０　　出射端
　５３　　ファイバ接続部
　５４　　ファイバ支持部
　６１　　被覆材
　６２　　クラッド
　６３　　コア
　６４　　テーパ開始部
　６５　　外周輪郭線
　６６　　テーパ部
　６７　　テーパ本体
　７１　　被覆材
　７２　　クラッド
　７３　　コア
　７４　　コア露出領域
　７５　　内側輪郭線
　７６　　外側輪郭線
　８１，８２　　固定樹脂
　９０　　光軸
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０　　光コンバイナ
２５０，４５０，６５０　　遮光部
７１２　　ブリッジファイバ
７１２Ａ　大径部
７１２Ｂ　小径部
７４３　　第１のファイバ接続部
７５３　　第２のファイバ接続部
７６２　　クラッド
７６３　　コア
７６４　　テーパ開始部
７６６　　テーパ部
７６７　　テーパ本体
７８１　　固定樹脂
７９０　　光軸
８００　　反射抑制部
　Ｌ１　　（第１の）基準線
　Ｌ２　　（第２の）基準線
　Ｌ３，Ｌ４　　（第２の）基準線

Claims (10)

  1. 　少なくとも１本の第１の光ファイバと、
    　第２の光ファイバと、
    　前記第１の光ファイバのコアと前記第２の光ファイバのコアとが接続されるファイバ接続部と、
    　前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバを支持するファイバ支持部と、
    　前記第１の光ファイバを前記ファイバ支持部に固定する固定樹脂と
    を備え、
    　前記第１の光ファイバは、テーパ開始部と、該テーパ開始部から前記ファイバ接続部に向かって縮径されたテーパ本体とを含むテーパ部を有しており、
    　前記第２の光ファイバの前記コアは、前記ファイバ接続部において前記第１の光ファイバの外側で露出するコア露出領域を有し、
    　前記固定樹脂の縁部の少なくとも一部は、前記コア露出領域を規定する内側輪郭線上の点から前記テーパ本体にぶつかることなく前記テーパ開始部における前記第２の光ファイバの光軸に垂直な面内の任意の点まで引いた線のうち、前記光軸に最も近い点を通過する線を延長した第１の基準線よりも前記光軸に近い側に位置している、
    光デバイス。
  2. 　前記第１の基準線は、前記内側輪郭線上の点から前記テーパ本体にぶつかることなく前記テーパ開始部の外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、前記光軸に最も近い前記外周輪郭線上の点を通過する線である、請求項１に記載の光デバイス。
  3. 　前記少なくとも１本の第１の光ファイバは、３本以上の第１の光ファイバを含み、
    　前記固定樹脂の前記縁部の少なくとも一部は、前記コア露出領域を規定する外側輪郭線上の点から前記テーパ本体にぶつかることなく前記テーパ開始部の前記外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、前記光軸に最も近い前記外周輪郭線上の点を通過する線を延長した第２の基準線よりも前記光軸に近い側に位置している、
    請求項１又は２に記載の光デバイス。
  4. 　前記ファイバ支持部に接する前記固定樹脂の部分が、前記ファイバ支持部から離れた位置にある前記固定樹脂の部分よりも広がっている、請求項１から３のいずれか一項に記載の光デバイス。
  5. 　前記ファイバ支持部は、前記第１の基準線よりも前記光軸から離れる側に配置される反射抑制部であって、前記コア露出領域から出射される光の反射を抑制する反射抑制部を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の光デバイス。
  6. 　前記固定樹脂の前記縁部の一部は、前記第１の基準線よりも前記光軸から離れる側に位置し、
    　前記ファイバ支持部は、前記固定樹脂の前記縁部の一部と前記テーパ部の前記テーパ開始部との間で前記第１の基準線を越えて前記光軸に近い側に延びる遮光部を有する、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の光デバイス。
  7. 　前記固定樹脂は、前記ファイバ接続部から遠ざかるにつれて前記第１の光ファイバと前記ファイバ支持部との間の距離が大きくなるように、前記ファイバ支持部が延びる方向に対して前記第１の光ファイバを傾けた状態で前記ファイバ支持部に固定する、請求項１から６のいずれか一項に記載の光デバイス。
  8. 　前記固定樹脂は、前記ファイバ接続部から遠ざかるにつれて前記第１の光ファイバと前記ファイバ支持部との間の距離が小さくなるように、前記ファイバ支持部が延びる方向に対して前記第１の光ファイバを傾けた状態で前記ファイバ支持部に固定する、請求項１から６のいずれか一項に記載の光デバイス。
  9. 　前記固定樹脂の前記縁部の全部が、前記第１の基準線よりも前記光軸に近い側に位置している、請求項１から８のいずれか一項に記載の光デバイス。
  10. 　少なくとも１つのレーザ光源と、
    　請求項１から９のいずれか一項に記載の光デバイスと
    を備え、
    　前記光デバイスの前記第１の光ファイバは、前記少なくとも１つのレーザ光源に接続される、
    レーザ装置。
PCT/JP2019/036667 2018-10-12 2019-09-19 光デバイス及びレーザ装置 WO2020075465A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980051715.0A CN112534323A (zh) 2018-10-12 2019-09-19 光学装置及激光装置
US17/269,839 US20210199891A1 (en) 2018-10-12 2019-09-19 Optical device and laser apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018193746A JP6814776B2 (ja) 2018-10-12 2018-10-12 光デバイス及びレーザ装置
JP2018-193746 2018-10-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020075465A1 true WO2020075465A1 (ja) 2020-04-16

Family

ID=70163795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/036667 WO2020075465A1 (ja) 2018-10-12 2019-09-19 光デバイス及びレーザ装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210199891A1 (ja)
JP (1) JP6814776B2 (ja)
CN (1) CN112534323A (ja)
WO (1) WO2020075465A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202144599A (zh) 2020-03-30 2021-12-01 日商東曹股份有限公司 積層膜、結構體、半導體元件、電子機器、積層膜的製造方法以及結構體的製造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004264836A (ja) * 2003-02-14 2004-09-24 Mitsubishi Electric Corp ファイバ加熱用デバイス、およびその製造方法
JP2007310208A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Fujikura Ltd 光ファイバアレイ及びその製造方法
JP2011186267A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Panasonic Corp 光ファイバ形集光器およびそれを用いたレーザ装置
JP2015040992A (ja) * 2013-08-22 2015-03-02 株式会社フジクラ 光コンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置
US20170017036A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-19 Spi Lasers Uk Limited Apparatus for combining optical radiation
US20170192176A1 (en) * 2008-07-14 2017-07-06 Chiral Photonics, Inc. Phase locking optical fiber coupler
JP2017191298A (ja) * 2016-04-15 2017-10-19 株式会社フジクラ 光ファイバ保護構造及び光学要素の製造方法
JP2018136379A (ja) * 2017-02-20 2018-08-30 株式会社フジクラ コンバイナ、光デバイス、及び製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW291539B (ja) * 1994-09-30 1996-11-21 Corning Inc
US6130444A (en) * 1998-02-27 2000-10-10 Nec Corporation Optical fiber secured with a photosetting resin covered with a UV light-transmissive plate
JP4886627B2 (ja) * 2007-07-31 2012-02-29 株式会社東芝 光結合デバイス
FI125306B (fi) * 2010-10-21 2015-08-31 Rofin Sinar Laser Gmbh Paketoitu kuituoptinen komponentti ja menetelmä sen valmistamiseksi
JP5689929B2 (ja) * 2013-07-18 2015-03-25 株式会社フジクラ 光ファイバコンバイナの製造方法、光ファイバコンバイナ、及び、レーザ装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004264836A (ja) * 2003-02-14 2004-09-24 Mitsubishi Electric Corp ファイバ加熱用デバイス、およびその製造方法
JP2007310208A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Fujikura Ltd 光ファイバアレイ及びその製造方法
US20170192176A1 (en) * 2008-07-14 2017-07-06 Chiral Photonics, Inc. Phase locking optical fiber coupler
JP2011186267A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Panasonic Corp 光ファイバ形集光器およびそれを用いたレーザ装置
JP2015040992A (ja) * 2013-08-22 2015-03-02 株式会社フジクラ 光コンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置
US20170017036A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-19 Spi Lasers Uk Limited Apparatus for combining optical radiation
JP2017191298A (ja) * 2016-04-15 2017-10-19 株式会社フジクラ 光ファイバ保護構造及び光学要素の製造方法
JP2018136379A (ja) * 2017-02-20 2018-08-30 株式会社フジクラ コンバイナ、光デバイス、及び製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210199891A1 (en) 2021-07-01
JP6814776B2 (ja) 2021-01-20
JP2020060747A (ja) 2020-04-16
CN112534323A (zh) 2021-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6109321B2 (ja) 半導体レーザモジュール
JP5814315B2 (ja) 光コンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置
US8724945B2 (en) High power fiber laser system with integrated termination block
KR102103867B1 (ko) 고출력 공간필터
WO2017159119A1 (ja) 光導波路
WO2013150864A1 (ja) 半導体レーザ光学装置
WO2020075465A1 (ja) 光デバイス及びレーザ装置
CN110770617A (zh) 用于从光导纤维耦合输出辐射的设备、光导线缆和加工头
WO2017159118A1 (ja) 光導波路
WO2016056483A1 (ja) 光パワーモニタ装置および光パワーモニタ方法
JP7134828B2 (ja) 光デバイス及びレーザ装置
JP7223205B2 (ja) 光結合器および光出力装置
WO2017104292A1 (ja) 光照射装置及び光照射方法
WO2016002374A1 (ja) 光デバイス、及び、光モジュール
JP6456427B2 (ja) コンバイナ、及び、レーザ装置
WO2017099056A1 (ja) 光ファイバ引出部構造、光モジュール
WO2020184358A1 (ja) レンズ部材、導光部材、及びレーザ装置
WO2014112282A1 (ja) 光モジュールおよび光モジュールユニット
WO2020105553A1 (ja) クラッドモード光除去構造及びレーザ装置
JP2013045024A (ja) 光学部材
JP2019116418A (ja) 光照射装置
JP2007171876A (ja) 光伝送装置
JP2009210608A (ja) 光導波体及び光照射体
JP2020008618A (ja) 光デバイス
JP2001183606A (ja) 直線光投光器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19870479

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19870479

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1