WO2020162058A1 - 製造方法 - Google Patents

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WO2020162058A1
WO2020162058A1 PCT/JP2019/049735 JP2019049735W WO2020162058A1 WO 2020162058 A1 WO2020162058 A1 WO 2020162058A1 JP 2019049735 W JP2019049735 W JP 2019049735W WO 2020162058 A1 WO2020162058 A1 WO 2020162058A1
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WO
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glass block
fiber
optical fiber
glass
manufacturing
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PCT/JP2019/049735
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French (fr)
Inventor
智久 遠藤
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/03—Drawing means, e.g. drawing drums ; Traction or tensioning devices
    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a structure provided with an optical fiber and a glass block fused to one end face of the optical fiber.
  • Such a laser processing device includes a laser light source, a delivery fiber, a glass block, and an optical system.
  • the delivery fiber is a silica glass based optical fiber
  • the glass block is made of silica glass.
  • the delivery fiber guides the laser light generated by the laser light source to the vicinity of the object to be processed.
  • the glass block emits the laser light guided by the delivery fiber from one end surface of the glass block to the object to be processed. Since the glass block is connected to one end surface of the delivery fiber, it is also called an end cap of the delivery fiber.
  • the optical system focuses the laser light emitted from the glass block on the surface of the processing object.
  • FIG. 3 of Patent Document 1 describes a structure including an optical fiber and a glass block, and a glass block fused to one end face of the optical fiber.
  • the thickness of the clad is made thicker (that is, the diameter is made larger) than the other sections, and It is conceivable to fuse the end faces to the glass block.
  • the following manufacturing method can be considered when fusing the glass block and the optical fiber whose section including one end face has a large diameter.
  • the diameter of the section that includes one end face of the optical fiber is increased by using one of the following methods.
  • a bridge fiber whose diameter is increased by increasing the thickness of the cladding is joined to one end face of the delivery fiber whose diameter is substantially constant over the entire section.
  • a large diameter section including one end face of the optical fiber and having a large diameter is formed.
  • One end surface of the large diameter section which is also one end surface of the optical fiber is smoothed by polishing.
  • each of the optical fiber and the glass block is held so that one end face of the optical fiber and the other end face of the glass block are separated from each other.
  • the optical fiber is gripped by the first clamp, and the glass block is gripped by the second clamp different from the first clamp.
  • the other end surface of the glass block is heated by a burner to melt the other end surface, and the one end surface of the optical fiber is slightly pushed into the other end surface of the glass block to fuse both end surfaces. As a result, a fused surface is formed on the boundary surface between the optical fiber and the glass block.
  • one end surface of the optical fiber can be joined to the other end surface of the glass block.
  • a manufacturing method according to one aspect of the present invention is made in view of the above-described problems, and an object thereof is to increase the strength of a fusion bonding surface in a structure including an optical fiber and a glass block. It is to provide a manufacturing method capable of
  • a manufacturing method is a method of manufacturing a structure including an optical fiber and a glass block, in which one end surface of the optical fiber is the glass.
  • FIG. 3A is a schematic view showing how a glass block is heated by a burner in the fusion bonding process shown in FIG. 2.
  • (B) is a schematic diagram showing a state in which one end face of the bridge fiber is pushed into the other end face of the glass block in the fusion bonding step.
  • FIG. 3C is a schematic diagram showing a state of the heat treatment step shown in FIG. 2.
  • FIG. 3B is a vertical cross-sectional view of the bridge fiber and the glass block after the heat treatment step shown in FIG.
  • (A) is an image showing the intensity distribution of laser light in the structure obtained as a result of performing the heat treatment step shown in FIG. 2 with the second clamp holding the glass block.
  • (B) is an image showing the intensity distribution of laser light in the structure obtained as a result of performing the heat treatment step shown in FIG. 2 in a state where the glass block is free.
  • 5A is a graph showing the distribution of eccentricity in each structure group shown in FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 5B is a graph showing the distribution of the optical axis angles in each structure group shown in FIGS. 5A and 5B.
  • (A) And (b) is a longitudinal cross-sectional view of the 1st modification and 2nd modification of the structure shown to (a) of FIG. 1, respectively.
  • FIG. 1A is a vertical cross-sectional view of the structure 1.
  • FIG. 1B is an arrow view of the one end face 30 ⁇ /b>A that is the emission surface of the glass block 30 included in the structure 1 in a plan view.
  • FIG. 2 is a flowchart of the manufacturing method M1.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing a state where the glass block 30 is heated by the burner in the second fusion bonding step S13 included in the manufacturing method M1.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing a state where the glass block 30 is heated by the burner in the second fusion bonding step S13 included in the manufacturing method M1.
  • FIG. 3B is a schematic view showing how one end face 20A of the bridge fiber 20 is pushed into the other end face 30B of the glass block 30 in the second fusion bonding step S13.
  • FIG. 3C is a schematic diagram showing a state of the heat treatment step S14 included in the manufacturing method M1.
  • FIG. 4A is a vertical cross-sectional view of the bridge fiber 20 and the glass block 30 after the second fusion bonding step S13.
  • FIG. 4B is a vertical cross-sectional view of the bridge fiber 20 and the glass block 30 after the heat treatment step S14.
  • the structure of the structure 1 will be described with reference to FIG. 1, and then the manufacturing method M1 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the structure 1 includes a delivery fiber 10, a bridge fiber 20, and a glass block 30.
  • the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 are an aspect of the optical fiber described in the claims.
  • the structure 1 is used, for example, as an output unit of a laser device (for example, a laser processing machine).
  • the laser light L F generated by the laser light source for example, a fiber laser
  • the laser light source for example, a fiber laser
  • the glass block 30 functions as an output head (for example, a processing head) of the laser device.
  • One end surface 10A of the delivery fiber 10 is joined (for example, fused) to the other end surface 20B of the bridge fiber 20.
  • the other end surface 10B of the delivery fiber 10, which is the other end surface of the optical fiber, can be joined (for example, fused) to the output port of the laser light source.
  • the delivery fiber 10 includes a core 10a, a clad 10b, and a coating 10c.
  • the core 10a is a columnar (for example, columnar) structure body made of glass (for example, quartz glass).
  • the clad 10b is a tubular (for example, circular tubular) structure made of glass (for example, quartz glass).
  • the coating 10c is a tubular (for example, circular tubular) structure made of a resin (for example, an ultraviolet curable resin). The coating 10c is removed in the vicinity of both end surfaces 10A and 10B of the delivery fiber 10.
  • the core 10a and the clad 10b are integrated so that the inner surface of the clad 10b covers the outer surface of the core 10a.
  • One or both of the core 10a and the clad 10b is added with a dopant for making the refractive index of the core 10a higher than that of the cladding 10b, or making the refractive index of the clad 10b lower than that of the core 10a.
  • the diameter ⁇ D of the delivery fiber 10 is approximately constant in the entire section and is, for example, 360 ⁇ m.
  • the bridge fiber 20 is a large-diameter fiber inserted between the delivery fiber 10 and the glass block 30.
  • the bridge fiber 20 includes a core 20a and a clad 20b.
  • the core 20a is a columnar (for example, cylindrical) structure made of glass (for example, quartz glass).
  • the clad 20b is a tubular (for example, circular tubular) structure made of glass (for example, quartz glass).
  • the core 20a and the clad 20b are integrated so that the inner surface of the clad 20b covers the outer surface of the core 20a.
  • One or both of the core 20a and the clad 20b is added with a dopant for making the refractive index of the core 20a higher than that of the clad 20b, or for making the refractive index of the clad 20b lower than that of the core 20a. Has been done.
  • the refractive index of the core 20a is preferably the same as or similar to the refractive index of the core 10a (the same in the present embodiment), and the refractive index of the clad 20b is the same as or similar to the refractive index of the clad 10b. It is preferable (the same in the present embodiment).
  • the diameter of the core 20a is preferably the same as or about the same as the diameter of the core 10a (the same in the present embodiment).
  • the diameter of the bridge fiber 20 is increased by making the thickness of the clad 20b thicker than that of an ordinary optical fiber.
  • the bridge fiber 20 is composed of an inclined section 21 including the other end face 20B and a same diameter portion 22 including one end face 20A.
  • the inclined section 21 is configured such that its diameter ⁇ BR1 increases as it goes away from the other end surface 20B.
  • the shape of the inclined section 21 is a truncated cone whose diameter ⁇ BR1 increases from the other end surface 20B toward the one end surface 20A.
  • the diameter ⁇ BR1 changes within the range of ⁇ D ⁇ BR1 ⁇ BR2 according to the distance from the other end surface 20B (or the distance from the one end surface 20A).
  • the diameter ⁇ BR1 at the other end surface is configured to be equal to the diameter ⁇ D
  • the diameter ⁇ BR1 changes within the range of ⁇ D ⁇ BR1 ⁇ BR2 .
  • the diameter ⁇ BR1 at the other end face 20B is configured to be equal to or larger than the diameter ⁇ D of the delivery fiber 10.
  • the diameter ⁇ BR1 at the other end face 20B is configured to exceed the diameter ⁇ D of the delivery fiber 10, and the diameter ⁇ BR1 (that is, the minimum value of the diameter ⁇ BR1 ) at the other end face 20B is For example, it is 700 ⁇ m.
  • the diameter ⁇ BR1 (that is, the maximum value of the diameter ⁇ BR1 ) at the boundary surface between the inclined section 21 and the same diameter portion 22 is, for example, 4 mm.
  • the diameter ⁇ BR1 at the other end surface 20B is configured to exceed the diameter ⁇ D of the delivery fiber 10, so that one end surface 10A of the delivery fiber 10 becomes the other end surface 20B of the bridge fiber 20.
  • the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 can be fused.
  • the entire surface of the one end surface 10A can be fused to the other end surface 20B, so that the structure 1 can increase the strength of the joint portion between the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20.
  • the bridge fiber 20 can be manufactured, for example, by subjecting the vicinity of the other end of the originally cylindrical bridge fiber to a conical grinding process.
  • the central axis of the inclined section 21 having a truncated cone shape that is, the central axis of the bridge fiber 20
  • the central axis of the core 10a coincide with each other.
  • the central axis of the inclined section 21 having a truncated cone shape that is, the central axis of the bridge fiber 20
  • the central axis of the core 10a do not coincide with each other due to machining deviation at the time.
  • the diameter ⁇ BR1 at the other end face 20B can be fused using the optical fiber fusion splicer. It is required to be included within a predetermined range.
  • the predetermined range that can be fused using the optical fiber fusion splicer is a unique range defined for each optical fiber fusion splicer, and one example thereof is 50 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the diameter ⁇ BR1 of 700 ⁇ m used in this embodiment is included in a predetermined range that can be fused by using this optical fiber fusion splicer .
  • the diameter ⁇ BR1 at the other end face 20B exceeds the diameter ⁇ D of the delivery fiber 10 and is included in a predetermined range that can be fused using the optical fiber fusion splicer. Can be appropriately determined within.
  • the same-diameter portion 22 is configured such that the diameter ⁇ BR2 thereof is approximately constant over the entire section from the boundary surface between the inclined section 21 and the same-diameter portion 22 to the one end surface 20A.
  • the shape of the same diameter portion 22 is a column shape.
  • the diameter ⁇ BR2 of the same diameter portion 22 is, for example, 4 mm.
  • a section of the bridge fiber 20 in which the diameter ⁇ BR2 exceeds the diameter ⁇ D of the delivery fiber 10 is one mode of the large-diameter section described in the claims.
  • the entire section of the bridge fiber 20 excluding the other end surface 20B corresponds to the large diameter section.
  • the inclined section 21 is configured such that the angle formed between the inclined surface 21a and the optical axis of the bridge fiber 20 is more than 0° and less than 90°.
  • the one end face 10A of the delivery fiber 10 and the other end face 20B of the bridge fiber 20 are preferably fused by using an optical fiber fusion splicer as described later.
  • the maximum power of the optical fiber fusion splicer is predetermined according to the specifications of the optical fiber fusion splicer. Therefore, when the heat capacity of the other end surface 20B exceeds the allowable value corresponding to the maximum power, the optical fiber fusion splicer cannot melt the other end surface 20B, and the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 Cannot be fused.
  • the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 are fused to each other by appropriately setting the heat capacity of the other end face 20B within a range below the allowable value of the heat capacity corresponding to the maximum power of the optical fiber fusion splicer. It can be fused using a connecting device. In the present embodiment, 15° is adopted as an example of the angle formed by the slope 21a that can use the optical fiber fusion splicer and the optical axis of the bridge fiber 20. In addition, in this embodiment, the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 are joined so that the optical axis of the bridge fiber 20 and the optical axis of the delivery fiber 10 coincide with each other. Therefore, the optical axis of the bridge fiber 20 is an example of the optical axis of the optical fiber described in the claims.
  • the bridge fiber 20 having an inclined section 21 having a truncated cone shape is obtained by grinding the vicinity of the other end of the originally cylindrical bridge fiber into a conical shape.
  • the sloped surface 21a of the sloped section 21 can be roughened like the surface of ground glass, for example.
  • the glass block 30 is a block-shaped (for example, columnar) structure made of glass (for example, quartz glass).
  • the diameter ⁇ BL of the glass block 30 is set to exceed the diameter ⁇ BR2 of the same diameter portion 22 of the bridge fiber 20 (see FIG. 1).
  • the refractive index of the glass block 30 is the same as or similar to the refractive index of the core 10a of the delivery fiber 10 and the refractive index of the core 20a of the bridge fiber 20, and the refractive index of the cladding 10b of the delivery fiber 10 and the cladding of the bridge fiber 20. It is higher than the refractive index of 20b.
  • One end surface 20A of the bridge fiber 20 and the other end surface 30B of the glass block 30 are joined (for example, fused).
  • the optical fiber described in the claims has been described as including the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 joined to one end face 10A of the delivery fiber 10.
  • the optical fiber described in the claims may be composed of one optical fiber in which the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 are integrally molded.
  • the thickness of the cladding 10b is made thicker than the thickness of the cladding 10b in the other section of the delivery fiber 10, so that the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 are integrally molded.
  • One optical fiber can be realized.
  • the manufacturing method M1 for manufacturing the structure 1 as described above includes a polishing step S11, a first fusing step S12, a second fusing step S13, and a heat treatment step S14. Including.
  • the polishing step S11 is a step of smoothing by polishing one end surface 20A of the bridge fiber 20, which is one end surface of the optical fiber described in the claims.
  • the polishing step S11 is mechanical polishing using a rotating grindstone, and is performed by pressing one end surface 20A against the surface of the rotating grindstone.
  • the polishing conditions are set so that the contoured portion (outer edge portion) of the one end face 20A is as little as possible, but a minute crack may occur in the contoured portion of the one end face 20A.
  • the first fusion step S12 is a step of fusing one end surface 10A of the delivery fiber 10 and the other end surface 20B of the bridge fiber 20.
  • the bridge fiber 20 includes the inclined section 21 and is configured such that the diameter ⁇ BR1 of the other end surface 20B is approximately the same as the diameter ⁇ D of the delivery fiber 10.
  • the diameter ⁇ BR1 of the end face 20B of the bridge fiber 20 on the delivery fiber 10 side is sufficiently smaller than the diameter ⁇ BR2 of the end face 20A of the bridge fiber 20 on the glass block 30 side.
  • the heat capacity of the end surface 20B on the fiber 10 side can be suppressed. Therefore, an optical fiber fusion splicer can be used in the first fusion step S12.
  • the optical fiber fusion splicer can bond the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 while suppressing the deformation of the beam profile of the laser light L F. Therefore, the first fusion step S12 can suppress the deformation of the beam profile that may occur when the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20 are joined.
  • the second fusing step S13 which is an example of the fusing step described in the claims, is a step of fusing one end face 20A of the bridge fiber 20 to the other end face 30B of the glass block 30.
  • the first clamp C1 shown in FIG. 3(a) is a cylindrical block-shaped member.
  • a through hole (not shown in FIG. 3) that penetrates from the upper bottom surface toward the lower bottom surface is provided near the central axis of the first clamp C1.
  • the diameter of this through hole is determined so that the same diameter portion 22 of the bridge fiber 20 can be housed inside the through hole.
  • the first clamp C1 is an example of the first fixing portion described in the claims.
  • each of the three protrusions is configured so that the amount of protrusion can be controlled from the inner wall surface.
  • the first clamp C1 can fix the position of the bridge fiber 20 by projecting each of the three projecting portions in a state where the same diameter portion 22 is accommodated in the through hole. Further, the first clamp C1 frees the position of the bridge fiber 20 by reducing the protrusion amount of each of the three protrusions from the state where the bridge fiber 20 is fixed (in other words, the bridge fiber 20). Can be opened). Therefore, a part of the same diameter portion 22 of the bridge fiber 20 is fixed in position by the first clamp C1.
  • the second clamp C2 shown in FIG. 3(a) has the same structure as the first clamp C1 except for the outer diameter and the diameter of the through hole provided in the vicinity of the central axis.
  • the diameter of the through hole of the second clamp C2 is determined so that the glass block 30 can be housed inside the through hole.
  • the second clamp C2 is an example of the second fixing portion described in the claims.
  • the second clamp C2 has three protrusions like the first clamp C1.
  • the second clamp C2 fixes the position of the glass block 30 or makes it free by controlling the amount of protrusion of each of the three protrusions in a state where the glass block 30 is housed inside the through hole. can do.
  • the second clamp C2 is fixed on the surface of the table T.
  • the fixing method for fixing the second clamp C2 on the surface of the table T is not limited.
  • the second clamp C2 may be fixed to the table T using a fixing member such as a bolt, or when the weight of the second clamp C2 is sufficiently heavy, the lower bottom surface of the second clamp C2 may be fixed.
  • the second clamp C2 may be fixed to the table T by a frictional force between the surface of the table T and the second clamp C2.
  • the relative positions of the bridge fiber 20 and the glass block 30 are fixed.
  • the first clamp C1 and the second clamp C2 described above are used to fix the relative position.
  • a part of the same diameter portion 22 of the bridge fiber 20 which is a part of the optical fiber is fixed in position by the first clamp C1 and the glass block 30
  • the vicinity of the lower end of the glass block 30, which is a part, is fixed in position by a second clamp C2 different from the first clamp C1 (see (a) of FIG. 3).
  • the central axes of the bridge fiber 20 and the glass block 30 are arranged along the vertical direction, and their positions are fixed. It does not matter which of the bridge fiber 20 and the glass block 30 is arranged on the upper side, but in the present embodiment, the bridge fiber 20 is arranged on the upper side and the glass block 30 is arranged on the lower side.
  • one end face 20A of the bridge fiber 20 and the other end face 30B of the glass block 30 are separated from each other by four It is preferable to use the burners B1 to B4 to heat the other end surface 30B so that the vicinity of the center of the other end surface 30B is slightly melted. At this time, the burners B1 to B4 are arranged isotropically with respect to the central axis of the glass block 30. Further, the bridge fiber 20 is separated from the glass block 30 so as not to be affected by the heat of the burner that heats the other end surface 30B. In addition, in the present embodiment, only the burners B1 and B3 among the burners B1 to B4 are illustrated in FIG. Further, in the present embodiment, the number of the plurality of burners B1 to B4 is four, but may be three, or may be five or more.
  • oxyhydrogen gas burners are used as the burners B1 to B4.
  • the oxyhydrogen gas burner uses oxyhydrogen gas, which is a mixed gas of oxygen gas and hydrogen gas, as fuel.
  • the thermal power of the oxyhydrogen gas burner depends on the respective flow rates of oxygen gas and hydrogen gas.
  • the thermal power of the oxyhydrogen gas burner increases as the flow rates of oxygen gas and hydrogen gas increase.
  • the heating condition of the second fusion bonding step S13 is determined by the heating power of the oxyhydrogen gas burner determined by the respective flow rates of oxygen gas and hydrogen gas, and the heating time, and the vicinity of the center of the other end surface 30B is It can be appropriately determined so that it slightly melts.
  • the second fusion step S13 next, in a state where the vicinity of the center of the other end face 30B is slightly melted, one end face of the bridge fiber 20 is translated by translating the first clamp C1 downward. 20A is slightly pushed into the other end surface 30B of the glass block 30 (see FIG. 3B). As a result, the one end surface 20A and the vicinity of the center of the other end surface 30B are fused, and the fusion surface S f is formed at the boundary between the one end surface 20A and the other end surface 30B.
  • the heat treatment step S14 is a step performed after the second fusion bonding step S13.
  • the heat treatment is performed by heating the vicinity of the outer edge of the fusion surface under a heating condition in which either one of the heat power and the heating time is lower than the heat power and the heating time set in the second fusion step S13. This is the process of applying.
  • the four burners B1 to B4 are used to slightly melt the vicinity of the outer edge of the fusion-bonded surface S f of the other end surface 30B of the glass block 30. First, it is preferable to heat the other end surface 30B.
  • the relative position between the bridge fiber 20 and the glass block 30 is free.
  • the glass block 30 is opened by reducing the protrusion amount of each of the three protrusions of the second clamp C2, and the first clamp C1 is moved upward.
  • one end face 30A of the glass block 30 is separated from the surface of the table T to free the relative position (see (c) of FIG. 3).
  • the position of the glass block 30 is held by the bridge fiber 20 via the fusion-bonding surface S f . That is, the gravity acting vertically downward on the glass block 30 and the holding force acting vertically upward on the glass block 30 and the holding force by the bridge fiber 20 balance each other, whereby the glass block 30 is The position of is fixed.
  • the glass block 30 is not fixed by either the second clamp C2 or the surface of the table T, and an external force other than the gravity and the holding force by the bridge fiber 20 acts. Not in a state.
  • the central axes of the bridge fiber 20 and the glass block 30 are arranged along the vertical direction, and are members arranged above the bridge fiber 20 and the glass block 30.
  • the position of the bridge fiber 20 is fixed, and the position of the lower member of the bridge fiber 20 and the glass block 30 is free.
  • the burners B1 to B4 used in the second fusing step S13 are used.
  • the heating conditions of the heat treatment step S14 are appropriately set within a range in which either one of the heating power and the heating time is lower than the heating power and the heating time set in the second fusing step S13. can do.
  • the heating conditions of the heat treatment step S14 are set so that both the heating power and the heating time are lower than the heating power and the heating time set in the second fusion bonding step S13.
  • the first clamp C1 and the second clamp C2 are respectively adopted as an example of each of the first fixing portion and the second fixing portion.
  • the first fixing portion and the second fixing portion are not limited to these.
  • the first fixing portion may have any structure as long as the position of the bridge fiber 20 can be fixed.
  • the second fixing portion may have any structure as long as the position of the glass block 30 can be fixed.
  • the load applied when slightly pushing one end face 20A of the bridge fiber 20 into the other end face 30B of the glass block 30 is, for example, about 1 kgf.
  • the fixing force for fixing the bridge fiber 20 by the first fixing portion and the force for fixing the glass block 30 by the second fixing portion are both the bridge fiber 20 and the glass block 30 to which the above-mentioned load is applied. It can be appropriately set within a range that does not move.
  • a vacuum chuck that sucks the glass block 30 by sucking air can be used.
  • a vacuum chuck may be adopted instead of the first clamp C1.
  • the manufacturing method M1 illustrated in FIG. 2 is the manufacturing method M1 of the structure 1 including the optical fiber (the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20) and the glass block 30, and the optical fiber ( After the fusing step (second fusing step S13) of fusing one end surface 20A of the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20) to the glass block 30 and the fusing step (second fusing step S13).
  • the heat treatment step S14 that is performed, by heating the vicinity of the outer edge of the fusion surface under heating conditions in which one of the thermal power and the heating time is lower than the thermal power and the heating time set in the fusion step.
  • a heat treatment step S14 of performing heat treatment by heating the vicinity of the outer edge of the fusion surface under heating conditions in which one of the thermal power and the heating time is lower than the thermal power and the heating time set in the fusion step.
  • One end face 20A of the bridge fiber 20 is smoothed by polishing as described above. However, in the contour portion of the one end face 20A, a minute chip may occur when polished. Such a chip causes an angle where stress is likely to concentrate on the contour portion which is originally circular and is composed only of curves.
  • the depression 30B1 in which stress is likely to be concentrated in the contour portion R 1 of the fusing surface S f of the other end surface 30B. May occur (see (a) of FIG. 4). It is preferable that the surface from the outer surface of the bridge fiber 20 near the one end surface 20A of the bridge fiber 20 to the other end surface 30B of the glass block 30 is smoothly continuous. However, the recess 30B1 described above causes a discontinuous portion in a part of the surface, and consequently causes a portion where stress is likely to concentrate.
  • the manufacturing method M1 by including the heat treatment step S14 of performing the heat treatment on the vicinity of the outer edge of the fusion surface S f under the heating condition lower than the condition set in the second fusion step S13, the fusion surface S f It is possible to make the shape of the recess 30B1 which is a portion where the above-mentioned stress is likely to concentrate, smooth while suppressing the influence on the vicinity of the center. Further, by appropriately setting the heating conditions, as shown in FIG. 4B, the shape of the recess 30B1 is made smooth, and then the contour portion R 1 of the fusion surface S f of the other end surface 30B is The fillet 30B2 can be formed.
  • the section including one end surface (one end surface 20A of the bridge fiber 20) (that is, the section of the bridge fiber 20) is larger than the section other than the section (that is, the section of the delivery fiber 10).
  • the strength of the fusion surface S f Can be increased.
  • a position of a part of the same diameter portion 22 of the bridge fiber 20 which is a part of the optical fiber is fixed by the first clamp C1
  • a part of the glass block 30 is fixed in position by a second clamp C2 different from the first clamp C1
  • the heat treatment step S14 either the first clamp C1 or the second clamp C2 is processed.
  • One of them is preferably open.
  • the positions of the bridge fiber 20 and the glass block 30 forming the optical fiber in the second fusion bonding step S13 are fixed by the first clamp C1 and the second clamp C2, respectively.
  • the relative position can be reliably fixed.
  • the manufacturing method M1 since either one of the first clamp C1 and the second clamp C2 is opened in the heat treatment step S14, the relative position can be surely freed.
  • the bridge fiber 20 and the glass block 30 forming the optical fiber are arranged along the vertical direction.
  • the bridge fiber 20 and the glass block 30 constituting the optical fiber are arranged along the vertical direction in the heat treatment step S14, gravity acts along the normal direction of the fusion surface S f. Works. Therefore, as compared with the case where the bridge fiber 20 and the glass block 30 forming the optical fiber are arranged along the horizontal direction, it is possible to suppress distortion of the fusion surface S f that may occur in the heat treatment step S14.
  • the bridge fiber 20 constituting a part of the optical fiber is arranged on the upper side
  • the glass block 30 is arranged on the lower side
  • the glass block 30 The position is preferably unfixed and free.
  • the delivery fiber 10 forming a part of the optical fiber is longer than the glass block 30. Therefore, when the optical fiber (delivery fiber 10 and bridge fiber 20) is arranged on the lower side in the heat treatment step S14 and the position of the optical fiber (delivery fiber 10 and bridge fiber 20) is set freely, the optical fiber ( It is difficult to suspend all of the delivery fiber 10 and the bridge fiber 20, especially the delivery fiber 10) in the air in a completely free state.
  • the rest of the delivery fiber 10 needs to be placed on the ground, or the rest of the delivery fiber 10 needs to be held by some gripping mechanism.
  • a force acting in a direction intersecting with the normal direction acts.
  • the glass block 30 is arranged on the lower side in the heat treatment step S14, and the position of the glass block 30 is freed without being fixed. Therefore, the glass block 30 having a short length can be easily floated in the air in a completely free state. As a result, gravity acting on the fusion surface between the bridge fiber 20 and the glass block 30 acts along the direction normal to the fusion surface.
  • the manufacturing method M1 as compared with the case where the optical fibers (delivery fiber 10 and bridge fiber 20) are arranged on the lower side in the heat treatment step S14, and the position of the optical fiber is free without being fixed.
  • the distortion of the fused surface that may occur in the heat treatment step S14 can be suppressed.
  • the bridge fiber 20 and the glass block 30 constituting the optical fiber are arranged along the vertical direction.
  • the gravitational force is the method of the fusing surface S f . Operates along the line direction. Therefore, as compared with the case where the bridge fiber 20 and the glass block forming the optical fiber are arranged along the horizontal direction, the distortion of the fusion surface S f that can occur in the second fusion step S13 is suppressed.
  • Example ⁇ The structure 1 manufactured using the example of the manufacturing method M1 and the structure 1 manufactured using the comparative example of the manufacturing method M1 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • a plurality of structures 1 were manufactured using the example of the manufacturing method M1, and a plurality of structures 1 were manufactured using the comparative example of the manufacturing method M1.
  • the plurality of structures 1 will be referred to as a structure group.
  • FIG. 5A shows the laser beam L F in the structure 1 obtained as a result of performing the heat treatment step S14 shown in FIG. 2 with the second clamp C2 keeping the glass block 30 fixed. It is an image which shows intensity distribution.
  • the intensity distribution shown in FIG. 5A is measured at a spot obtained by condensing the laser light emitted from one end face 20A of the bridge fiber 20. That is, the near-field pattern (NFP) of the laser beam L F in the structure 1 manufactured using the comparative example of the manufacturing method M1 has the same shape as the intensity distribution shown in FIG.
  • FIG. 5B is an image showing the intensity distribution of the laser light L F in the structure 1 obtained as a result of performing the heat treatment step S14 with the glass block 30 being free. Similar to (a) in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing the distribution of the eccentricity in each structure group shown in FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 6B is a graph showing the distribution of optical axis angles in each structure group shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the center of gravity of the intensity distribution of the laser light L F in the structure 1 manufactured using the comparative example of the manufacturing method M1 is from the center of the bridge fiber 20 (that is, the center of the core 20a).
  • Eccentricity also referred to as eccentricity).
  • the eccentricity shown on the horizontal axis of (a) of FIG. 6 is a quantification of the degree of deviation of the center of gravity of the intensity distribution of the laser light L F from the center of the bridge fiber 20.
  • the vertical axis in (a) of FIG. 6 represents the multiple ⁇ of the standard deviation of the eccentricity measured for each structure 1 included in the structure group.
  • the optical axis angle shown on the horizontal axis of FIG. 6B represents the angle formed by the central axis of the glass block 30 and the optical axis of the laser light L F.
  • the vertical axis in (b) of FIG. 6 indicates the multiple ⁇ of the standard deviation of the optical axis angle measured for each structure 1 included in each structure group.
  • the larger the standard deviation multiple ⁇ the larger the variance in the structure group.
  • the x-intercept of a straight line approximating the multiple ⁇ of the standard deviation represents the average value in the structure group.
  • the average eccentricity is 1.18%, and the multiple ⁇ of the standard deviation is It was 0.7%.
  • the average eccentricity was 2.6%, and the standard deviation multiple ⁇ was 1.53%. From the above results, it was found that the eccentricity can be suppressed by using the example of the manufacturing method M1 as compared with the case of using the comparative example of the manufacturing method M1. As described above, the manufacturing method M1 can increase the strength of the fusion bonding surface S f in the structure 1 and can suppress the eccentricity.
  • the average optical axis angle is 4.2 mrad. And the multiple ⁇ of the standard deviation is 1.4 mrad. Met.
  • the average optical axis angle is 9.9 mrad. And the multiple ⁇ of the standard deviation is 5.5 mrad. Met. From the above results, it was found that the optical axis angle can be suppressed by using the example of the manufacturing method M1 as compared with the case of using the comparative example of the manufacturing method M1. As described above, the manufacturing method M1 can increase the strength of the fusion bonding surface S f in the structure 1 and can suppress the optical axis angle.
  • FIG. 7A is a vertical sectional view of the structure 101.
  • the manufacturing method M1 according to the embodiment of the present invention can be used for manufacturing the structure 101 as well as for manufacturing the structure 1.
  • the structure 101 includes a delivery fiber 110, a glass capillary tube 120, and a glass block 130.
  • the delivery fiber 110 and the glass capillary tube 120 are an aspect of the optical fiber described in the claims.
  • the structure 101 functions as an output head of the laser device.
  • the other end surface 130B of the glass block 130 is joined (for example, fused) with one end surface 110A of the delivery fiber 110, which is one end surface of the optical fiber, and one end surface 120A of the glass capillary 120.
  • the other end surface 110B of the delivery fiber 110, which is the other end surface of the optical fiber, can be joined (for example, fused) to the output port of the laser light source.
  • the delivery fiber 110 is configured similarly to the delivery fiber 10 shown in FIG. That is, the delivery fiber 110 includes a core 110a, a clad 110b, and a coating 110c. Each of the core 110a, the clad 110b, and the coating 110c corresponds to the core 10a, the clad 10b, and the coating 10c of the delivery fiber 10, respectively.
  • one end face 10A of the delivery fiber 10 is joined to the other end face 20B of the bridge fiber 20.
  • one end surface 110A is inserted through the pores of the glass thin tube 120 described later, and the outer surface near the one end surface 110A is inside the one end surface 120A of the glass thin tube 120. It is joined (for example, fused) to the side surface.
  • one end face 110A of the delivery fiber 110 is joined (for example, fused) to the other end face 130B of the glass block 130 together with the one end face 120A of the glass capillary 120.
  • the delivery fiber 110 differs from the delivery fiber 10 in these points.
  • the glass capillary 120 is a member corresponding to the clad 20b having the large diameter of the bridge fiber 20 shown in FIG.
  • the glass thin tube 120 is a tubular (for example, circular tube) structure made of glass (for example, quartz glass).
  • pores are formed near the central axis of the glass capillary 120.
  • the inner diameter of the pore is configured to slightly exceed the diameter ⁇ D of the delivery fiber 110. That is, the inner diameter of the pore is small. Therefore, the glass capillary tube 120 may be called a capillary tube (capillary).
  • a dopant is added to the glass capillary tube 120 to make the refractive index of the core 110a higher than that of the glass capillary tube 120 or to make the refractive index of the glass capillary tube 120 lower than that of the core 110a.
  • the refractive index of the glass capillary 120 is preferably the same as or about the same as the refractive index of the cladding 110b (the same in the present embodiment).
  • the glass thin tube 120 is heated in the vicinity of one end face 120A in a state where the delivery fiber 110 is inserted into its pores. By this heating, the inner surface of the section 1221 near the one end surface 120A of the glass capillary 120 is fused to the outer surface of the delivery fiber 110 near the one end surface 110A. In other words, at least a part of the inner side surface of the glass capillary 120 and at least a part of the outer side surface of the delivery fiber 110 that is inserted into the pores of the glass capillary 120 are fixed to each other by fusion bonding. Has been done. Therefore, the glass capillary tube 120 covers the delivery fiber 110.
  • the optical fiber described in the claims can be obtained.
  • the diameter of the optical fiber is increased by mounting the glass thin tube 120 on the delivery fiber 110.
  • the glass thin tube 120 is composed of an inclined section 121 including the other end surface 120B and a same diameter portion 122 including one end surface 120A.
  • the inclined section 121 is configured such that its diameter ⁇ CP1 increases as it goes away from the other end surface 120B.
  • the outer shape of the inclined section 121 is a truncated cone whose diameter ⁇ CP1 increases from the other end surface 120B toward the one end surface 120A.
  • the diameter ⁇ CP1 at the other end surface 120B is configured to be approximately the same as the diameter ⁇ D of the delivery fiber 10.
  • the diameter ⁇ CP1 at the other end surface 120B is, for example, 400 ⁇ m.
  • the diameter ⁇ CP1 (that is, the maximum value of the diameter ⁇ BR1 ) at the boundary surface between the inclined section 121 and the same diameter portion 122 is, for example, 4 mm.
  • the same-diameter portion 122 is configured such that the diameter ⁇ CP2 thereof is approximately constant over the entire section from the boundary surface between the inclined section 121 and the same-diameter portion 122 to the one end surface 120A.
  • the shape of the same diameter portion 122 is a circular tube.
  • the diameter ⁇ CP2 of the same diameter portion 122 is, for example, 4 mm.
  • the section of the delivery fiber 110 in which the glass thin tube 120 is mounted is one mode of the large-diameter section described in the claims.
  • the inclined section 121 is configured such that the angle formed between the inclined surface 121a and the optical axis of the delivery fiber 110 is more than 0° and less than 90°.
  • the glass thin tube 120 has the delivery fiber 110 inserted through its pores. Therefore, unlike the case of the bridge fiber 20 shown in FIG. 1, the delivery fiber 110 and the glass capillary tube 120 cannot be fused by using the optical fiber fusion splicer. Therefore, the angle formed between the inclined surface 121a and the optical axis of the delivery fiber 110 can be appropriately determined without assuming the use of the optical fiber fusion splicer. In this embodiment, as in the case of the first embodiment, 15° is adopted as an example of the angle formed by the slope 121a and the optical axis of the delivery fiber 110.
  • the glass tube 120 having an outer shape of the inclined section 121 is a truncated cone is obtained by grinding the vicinity of the other end of the glass tube, which is originally a circular tube, into a conical shape.
  • the sloped surface 121a of the sloped section 121 can be roughened like the surface of frosted glass, for example.
  • the glass block 130 has the same structure as the glass block 30 shown in FIG. Therefore, in this embodiment, the description of the glass block 130 is omitted.
  • FIG. 7B is a vertical sectional view of the structure 201.
  • the manufacturing method M1 according to the embodiment of the present invention can be used for manufacturing the structure 201 as well as for manufacturing the structures 1 and 101. It can be said that the structure 201 is a modification of the structure 101 that is the first modification. Therefore, in this modification, only the structure 201 different from the structure 101 will be described.
  • the delivery fiber and the glass block are denoted by the same reference numerals 110 and 130 as those of the structure 101.
  • the glass thin tube 120 included in the structure 101 is replaced with the glass thin tube 220 based on the structure 101, and the glass block 240 is further added. It is obtained by doing.
  • the glass block 240 is a block-shaped (cylindrical in the present modification) structure made of the same glass as the glass block 130.
  • the diameter of the glass block 240 is approximately constant in all sections, and is configured to be approximately the same as (preferably the same) as the diameter ⁇ D of the delivery fiber 110. That is, the diameter of the glass block 240 is smaller than the diameter ⁇ BL of the glass block 130.
  • the glass block 240 has a diameter of 360 ⁇ m, for example. Further, the length of the glass block 240 is shorter than the length of the glass block 130.
  • one end surface 110A of the delivery fiber 110 is bonded (for example, fused) to the other end surface 240B of the glass block 240.
  • the one end surface 110A and the glass block 240 thus joined are inserted through the pores of the glass capillary tube 220, and the outer surface of the glass block 240 and the outer surface near the one end surface 110A are the glass capillary tube. It is joined (for example, fused) to the inner side surface near one end surface 220A of 220.
  • one end face 240A of the glass block 240 is joined (for example, fused) to the other end face 130B of the glass block 130 together with the one end face 220A of the glass capillary tube 220.
  • the glass capillary 220 is obtained by omitting the inclined section 121 from the glass capillary 120.
  • the glass thin tube 220 is composed of only the same diameter portion 122 of the glass thin tube 120. Therefore, the glass thin tube 220 is a circular tubular glass member configured such that its diameter ⁇ CP is approximately constant over the entire section from the one end surface 220A to the other end surface 220B.
  • the diameter ⁇ CP of the glass capillary 220 is, for example, 4 mm.
  • the glass thin tube 220 is heated in the vicinity of one end face 220A in a state where the delivery fiber 110 and the glass block 240 are inserted into the pores thereof.
  • the inner surface of the section 2201 near the one end surface 220A of the glass capillary 220 is fused to the outer surface of the delivery fiber 110 near the one end surface 110A and the outer surface of the glass block 240.
  • at least a part of the inner surface of the glass thin tube 220 and at least a part of the outer surface of the section of the delivery fiber 110 inserted into the pores of the glass thin tube 120 are fixed to each other by fusion bonding.
  • at least a part of the inner surface of the glass thin tube 220 and the outer surface of the glass block 240 are fixed to each other by fusion bonding. Therefore, the glass thin tube 220 covers the delivery fiber 110 and the glass block 240.
  • the optical fiber described in the claims can be obtained.
  • the diameter of the optical fiber is increased by mounting the glass thin tube 120 on the delivery fiber 110 to which the glass block 240 is joined.
  • the structure 201 includes the glass block 240 that is the first glass block and the glass block 130 that is the second glass block.
  • the glass block 240 has a smaller volume than the glass block 130. Therefore, the heat capacity of the glass block 240 is smaller than that of the glass block 130.
  • the amount of heat required to melt a part of the glass block 240 is lower than the amount of heat required to melt the glass block 130.
  • the influence of the heat applied to the vicinity of the one end surface 110A is the case when it is assumed that the one end surface 110A is directly fused to the glass block 130. In addition, it is smaller than the influence of heat on the vicinity of one end surface 110A. Therefore, as compared with the case where the delivery fiber 110 is fused to the glass block 130 by fusing the delivery fiber 110 to the glass block 240, for example, the boundary surface between the core 110a and the clad 110b of the delivery fiber 110 is deformed. It is possible to prevent the optical axis of the core 110a from deviating from a predetermined direction.
  • one end surface 240A of the glass block 240 is fused to the glass block 130 having a large heat capacity, the vicinity of the one end surface 240A is more affected by heat than the vicinity of the one end surface 110A.
  • the glass block 240 is a simple glass block in which the core and the clad are not formed, even if the glass block 240 is greatly affected by heat, for example, the boundary surface between the core and the clad is deformed or the core is clad. The optical axis of does not deviate from a predetermined direction.
  • the structure 201 can reduce the strain generated in the fiber, the deformation generated in the beam profile can be reduced.
  • a manufacturing method is a method of manufacturing a structure including an optical fiber and a glass block, and a fusion step of fusing one end face of the optical fiber to the glass block.
  • a heat treatment step carried out after the fusing step, as compared with the heating power and heating time set in the fusing step, one of the heating power and the heating time A heat treatment step of performing heat treatment by heating the vicinity of the outer edge.
  • -A small chip may occur on one end face of the optical fiber. Such a chip causes an angle where stress is likely to concentrate on the contour portion which is originally circular and is composed only of curves.
  • the optical fiber and the glass block are simply fused by the fusion process, there is a possibility that a dent easily concentrates stress on the contour of the fusion surface. It is preferable that the surface from the outer surface of the optical fiber near the one end surface of the optical fiber to the other end surface of the glass block is smoothly continuous. However, the above-mentioned depression causes a discontinuous portion on a part of the surface, and as a result, causes a portion where stress is likely to concentrate.
  • the present manufacturing method by performing the heat treatment process on the vicinity of the outer edge of the fusion surface under the conditions below the conditions set in the fusion process, while suppressing the influence on the vicinity of the center of the fusion surface, the stress It is possible to make the shape of the area where is easily concentrated smooth.
  • the present manufacturing method is a structure including an optical fiber in which a section including one end face has a large diameter, and a glass block fused to one end face of the optical fiber, and a fused surface. The strength of can be increased.
  • the manufacturing method in the fusion bonding step, a part of the optical fiber, the position is fixed by the first fixing portion, and a part of the glass block, The position is fixed by a second fixing part different from the first fixing part, and in the heat treatment step, one of the first fixing part and the second fixing part is opened. , Is preferred.
  • the relative position is reliably fixed. can do. Further, according to the present manufacturing method, since either one of the first fixing portion and the second fixing portion is opened in the heat treatment step, the relative position can be surely made free.
  • the optical fiber and the glass block are arranged along a vertical direction.
  • the optical fiber is arranged on the upper side
  • the glass block is arranged on the lower side
  • the position of the glass block is fixed. It is preferred that it is not, that is, free.
  • the length of the optical fiber is longer than that of the glass block. Therefore, when the optical fiber is arranged on the lower side in the heat treatment step and the position of the optical fiber is free, it is difficult to float all the optical fibers in a completely free state.
  • An optical fiber longer than the height at which the heat treatment process is performed needs to rest the rest portion on the ground, or to grip the rest portion by some gripping mechanism. As a result, a force acting in a direction intersecting the normal direction acts on the fusion surface between the optical fiber and the glass block, in addition to gravity acting along the normal direction of the fusion surface.
  • the glass block is arranged on the lower side in the heat treatment step, and the position of the glass block is free. Therefore, the glass block having a short length can be easily floated in the air in a completely free state. As a result, gravity acting on the fusion surface between the optical fiber and the glass block acts along the normal direction of the fusion surface.
  • the present manufacturing method suppresses the distortion of the fusion surface that may occur in the heat treatment step as compared with the case where the optical fiber is arranged on the lower side in the heat treatment step and the position of the optical fiber is set freely.
  • the optical fiber and the glass block are arranged along a vertical direction.

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Abstract

光ファイバと、ガラスブロックと、を備えた構造体において、融着面の強度を高めることができる製造方法を提供する。製造方法（Ｍ１）は、光ファイバと、ガラスブロックと、を備えた構造体の製造方法（Ｍ１）であって、上記光ファイバの一方の端面を上記ガラスブロックに融着する融着工程（第２の融着工程Ｓ１３）と、融着面の外縁近傍を加熱することにより熱処理を施す熱処理工程（Ｓ１４）と、を含む。

Description

製造方法
　本発明は、光ファイバと、該光ファイバの一方の端面に融着されたガラスブロックと、を備えた構造体の製造方法に関する。
　近年、レーザ光源が生成した大出力なレーザ光を加工対象物に照射することによって、加工対象物を加工するレーザ加工装置が広く利用されている。
　このようなレーザ加工装置は、レーザ光源と、デリバリファイバと、ガラスブロックと、光学系とを備えている。例えば、デリバリファイバは、石英ガラス系の光ファイバであり、ガラスブロックは、石英ガラス製である。
　デリバリファイバは、上述したように、レーザ光源が生成したレーザ光を加工対象物の近傍まで導波する。ガラスブロックは、上記デリバリファイバにより導波されたレーザ光を、該ガラスブロックの一方の端面から加工対象物に対して出射する。ガラスブロックは、デリバリファイバの一方の端面に接続されているので、デリバリファイバのエンドキャップとも呼ばれる。光学系は、ガラスブロックから出射されたレーザ光を加工対象物の表面において合焦させる。
　特許文献１の図３には、光ファイバとガラスブロックとを備え、光ファイバの一方の端面にガラスブロックが融着された構造体が記載されている。
　しかしながら、特許文献１の図３に記載されたような構造体では、光ファイバとして直径が全区間において略一定である光ファイバを用いているため、光ファイバとガラスブロックとの融着面の強度が不足する場合がある。
　融着面の強度を高めるためには、光ファイバの一方の端面を含む区間において、クラッドの厚みをそれ以外の区間より厚くし（すなわち大径化し）、大径化された光ファイバの一方の端面をガラスブロックに融着することが考えられる。
日本国公開特許公報「特開２０１７－１９１１９４号公報」
　このように一方の端面を含む区間が大径化された光ファイバと、ガラスブロックとを融着する場合、以下のような製造方法が考えられる。
　まず、光ファイバの一方の端面を含む区間を大径化する。具体的には、以下の何れかの方法を用いて光ファイバの一方の端面を含む区間を大径化する。
　（１）全区間に亘って直径が略一定であるデリバリファイバの一方の端面に、クラッドの厚さを厚くすることによって大径化されたブリッジファイバを接合する。
　（２）中心軸近傍にデリバリファイバを挿通可能な細孔が形成されたガラス細管を用意し、上記細孔にデリバリファイバを挿通した状態で、デリバリファイバの外側面と、ガラス細管の内側面とを融着する。
　このようにして、光ファイバの一方の端面を含み、且つ、大径化された大径区間が形成される。光ファイバの一方の端面でもある大径区間の一方の端面は、研磨されることによって平滑化される。
　次に、該光ファイバの一方の端面と、該ガラスブロックの他方の端面とが離間するように、光ファイバ及びガラスブロックの各々を保持する。このとき、光ファイバは、第１のクランプにより把持されており、且つ、ガラスブロックは、第１のクランプとは異なる第２のクランプにより把持されている。
　ガラスブロックの他方の端面をバーナーで加熱することにより該他方の端面を溶融させ、光ファイバの一方の端面をガラスブロックの他方の端面にわずかに押し込むことにより、両端面同士を融着する。これにより、光ファイバとガラスブロックとの境界面には、融着面が形成される。
　以上のようにして、光ファイバの一方の端面と、ガラスブロックの他方の端面とを接合することができる。
　しかしながら、光ファイバの一方の端面とガラスブロックの他方の端面とを融着しただけでは、融着面の外縁に応力が集中しやすい箇所が生じる場合があり、応力が集中しやすい箇所に起因して融着面の強度が不足する場合がある。応力が集中しやすい箇所は、光ファイバの一方の端面をガラスブロックの他方の端面に押し込んだときに融着面の外縁に生じる凹みに起因する場合もあるし、光ファイバの一方の端面を研磨する工程に起因する場合もある。
　本発明の一態様に係る製造方法は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバと、ガラスブロックと、を備えた構造体において、融着面の強度を高めることができる製造方法を提供することである。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る製造方法は、光ファイバと、ガラスブロックと、を備えた構造体の製造方法であって、上記光ファイバの一方の端面を上記ガラスブロックに融着する融着工程と、上記融着工程のあとに実施される熱処理工程であって、上記融着工程において設定した火力及び加熱時間と比較して、火力及び加熱時間の何れか一方が下回る加熱条件で融着面の外縁近傍を加熱することにより熱処理を施す熱処理工程と、を含む。
　本発明の一態様によれば、光ファイバと、ガラスブロックと、を備えた構造体において、融着面の強度を高めることができる製造方法を提供することができる。
（ａ）は、本発明の一実施形態に係る製造方法を用いて製造する構造体の縦断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示した構造体が備えているガラスブロックの出射面を平面視した場合の矢視図である。 本発明の一実施形態に係る製造方法のフローチャートである。 （ａ）は、図２に示した融着工程において、バーナーでガラスブロックを加熱している様子を示す概略図である。（ｂ）は、上記融着工程において、ブリッジファイバの一方の端面をガラスブロックの他方の端面に押し込んだ様子を示す概略図である。（ｃ）は、図２に示した熱処理工程の様子を示す概略図である。 （ａ）は、図２に示した融着工程後のブリッジファイバ及びガラスブロックの縦断面図である。（ｂ）は、図２に示した熱処理工程後のブリッジファイバ及びガラスブロックの縦断面図である。 （ａ）は、第２のクランプがガラスブロックを把持したままの状態で、図２に示した熱処理工程を実施した結果として得られた構造体におけるレーザ光の強度分布を示す画像である。（ｂ）は、ガラスブロックをフリーにした状態で、図２に示した熱処理工程を実施した結果として得られた構造体におけるレーザ光の強度分布を示す画像である。 （ａ）は、図５の（ａ）及び（ｂ）に示した各構造体群における離心率の分布を示すグラフである。（ｂ）は、図５の（ａ）及び（ｂ）に示した各構造体群における光軸角度の分布を示すグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１の（ａ）に示した構造体の第１の変形例及び第２の変形例の縦断面図である。
　本発明の一実施形態に係る製造方法Ｍ１と、製造方法Ｍ１を用いて製造する構造体１について、図１～図４を参照して説明する。図１の（ａ）は、構造体１の縦断面図である。図１の（ｂ）は、構造体１が備えているガラスブロック３０の出射面である一方の端面３０Ａを平面視した場合の矢視図である。図２は、製造方法Ｍ１のフローチャートである。図３の（ａ）は、製造方法Ｍ１に含まれる第２の融着工程Ｓ１３において、バーナーでガラスブロック３０を加熱している様子を示す概略図である。図３の（ｂ）は、第２の融着工程Ｓ１３において、ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａをガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂに押し込んだ様子を示す概略図である。図３の（ｃ）は、製造方法Ｍ１に含まれる熱処理工程Ｓ１４の様子を示す概略図である。図４の（ａ）は、第２の融着工程Ｓ１３後のブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０の縦断面図である。図４の（ｂ）は、熱処理工程Ｓ１４後のブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０の縦断面図である。
　本実施形態では、構造体１の構成について、図１を参照して説明したあとに、製造方法Ｍ１について、図２～図４を参照して説明する。
　〔構造体１〕
　図１の（ａ）に示すように、構造体１は、デリバリファイバ１０と、ブリッジファイバ２０と、ガラスブロック３０と、を備えている。デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０とは、特許請求の範囲に記載の光ファイバの一態様である。
　構造体１は、例えば、レーザ装置（例えば、レーザ加工機）の出力部として利用される。この場合、レーザ光源（例えば、ファイバレーザ）にて生成されたレーザ光ＬＦは、（１）デリバリファイバ１０及びブリッジファイバ２０を導波され、（２）ガラスブロック３０を透過し、（３）ガラスブロック３０の一方の端面３０Ａから外部（例えば、加工対象物）に出力される。すなわち、ガラスブロック３０は、レーザ装置の出力ヘッド（例えば、加工ヘッド）として機能する。
　ガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂには、光ファイバの一方の端面であるブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａが接合（例えば、融着）されている。ブリッジファイバ２０の他方の端面２０Ｂには、デリバリファイバ１０の一方の端面１０Ａが接合（例えば、融着）されている。光ファイバの他方の端面であるデリバリファイバ１０の他方の端面１０Ｂは、レーザ光源の出力ポートに接合（例えば、融着）可能である。
　デリバリファイバ１０は、コア１０ａと、クラッド１０ｂと、被覆１０ｃとを備えている。コア１０ａは、ガラス（例えば、石英ガラス）により構成された、柱状（例えば、円柱状）の構造体である。クラッド１０ｂは、ガラス（例えば、石英ガラス）により構成された、管状（例えば、円管状）の構造体である。被覆１０ｃは、樹脂（例えば、紫外線硬化型樹脂）により構成された、管状（例えば、円管状）の構造体である。なお、被覆１０ｃは、デリバリファイバ１０の両端面１０Ａ，１０Ｂの近傍において除去されている。
　コア１０ａ及びクラッド１０ｂは、クラッド１０ｂの内側面がコア１０ａの外側面を覆うように、一体化されている。コア１０ａ及びクラッド１０ｂの一方又は両方には、コア１０ａの屈折率をクラッド１０ｂの屈折率よりも高くする、又は、クラッド１０ｂの屈折率をコア１０ａの屈折率よりも低くするためのドーパントが添加されている。デリバリファイバ１０の直径φＤは、全区間においておよそ一定であり、例えば、３６０μｍである。
　ブリッジファイバ２０は、デリバリファイバ１０とガラスブロック３０との間に挿入された大径ファイバである。ブリッジファイバ２０は、コア２０ａと、クラッド２０ｂとを備えている。コア２０ａは、ガラス（例えば、石英ガラス）により構成された、柱状（例えば、円柱状）の構造体である。クラッド２０ｂは、ガラス（例えば、石英ガラス）により構成された、管状（例えば、円管状）の構造体である。コア２０ａ及びクラッド２０ｂは、クラッド２０ｂの内側面がコア２０ａの外側面を覆うように、一体化されている。コア２０ａ及びクラッド２０ｂの一方又は両方には、コア２０ａの屈折率をクラッド２０ｂの屈折率よりも高くする、又は、クラッド２０ｂの屈折率をコア２０ａの屈折率よりも低くするためのドーパントが添加されている。
　コア２０ａの屈折率は、コア１０ａの屈折率と同一又は同程度であることが好ましく（本実施形態においては同一）、クラッド２０ｂの屈折率は、クラッド１０ｂの屈折率と同一又は同程度であることが好ましい（本実施形態においては同一）。
　また、コア２０ａの直径は、コア１０ａの直径と同一又は同程度であることが好ましい（本実施形態においては同一）。本実施形態においては、クラッド２０ｂの厚みを通常の光ファイバよりも厚くすることによって、ブリッジファイバ２０の大径化を実現している。
　ブリッジファイバ２０は、他方の端面２０Ｂを含む傾斜区間２１と、一方の端面２０Ａを含む同径部２２とからなる。
　傾斜区間２１は、その直径φＢＲ１が他方の端面２０Ｂから遠ざかるにしたがって大きくなるように構成されている。本実施形態において、傾斜区間２１の形状は、その直径φＢＲ１が他方の端面２０Ｂから一方の端面２０Ａに近づくにしたがって拡大する円錐台である。このように、直径φＢＲ１は、他方の端面２０Ｂからの距離（あるいは一方の端面２０Ａからの距離）に応じて、φＤ＜φＢＲ１≦φＢＲ２の範囲内で変化する。他方の端面における直径φＢＲ１が直径φＤと等しく構成されている場合には、直径φＢＲ１は、φＤ≦φＢＲ１≦φＢＲ２の範囲内で変化する。
　他方の端面２０Ｂにおける直径φＢＲ１は、デリバリファイバ１０の直径φＤ以上となるように構成されている。本実施形態において、他方の端面２０Ｂにおける直径φＢＲ１は、デリバリファイバ１０の直径φＤを上回るように構成されており、他方の端面２０Ｂにおける直径φＢＲ１（すなわち直径φＢＲ１の最小値）は、例えば、７００μｍである。一方、傾斜区間２１と同径部２２との境界面における直径φＢＲ１（すなわち直径φＢＲ１の最大値）は、例えば、４ｍｍである。
　上述したように、他方の端面２０Ｂにおける直径φＢＲ１がデリバリファイバ１０の直径φＤを上回るように構成されていることにより、デリバリファイバ１０の一方の端面１０Ａがブリッジファイバ２０の他方の端面２０Ｂに包含された状態で、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０とを融着することができる。この構成によれば、一方の端面１０Ａの全面を他方の端面２０Ｂに融着することができるので、構造体１は、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０との接合部の強度を高めることができる。
　なお、ブリッジファイバ２０は、例えば、もともと円柱状であるブリッジファイバの他方の端部近傍を円錐状に研削加工を施すことによって製造することができる。この研削加工後のブリッジファイバ２０において、円錐台形状である傾斜区間２１の中心軸（すなわちブリッジファイバ２０の中心軸）と、コア１０ａの中心軸とが一致していることが望ましいが、研削加工時の加工ずれに起因して、円錐台形状である傾斜区間２１の中心軸（すなわちブリッジファイバ２０の中心軸）と、コア１０ａの中心軸とが一致しない場合も生じ得る。傾斜区間２１の中心軸とコア１０ａの中心軸とが一致していない場合であっても、他方の端面２０Ｂにおける直径φＢＲ１をデリバリファイバ１０の直径φＤよりも大きくしておくことによって、一方の端面１０Ａが他方の端面２０Ｂからはみ出し、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０との接合部の接合面積が小さくなること（換言すれば接合部の強度が低下すること）を防ぐことができる。
　ただし、一方の端面１０Ａと他方の端面２０Ｂとを光ファイバ融着接続機を用いて融着する場合には、他方の端面２０Ｂにおける直径φＢＲ１が光ファイバ融着接続機を用いて融着可能な所定の範囲内に含まれていることが求められる。光ファイバ融着接続機を用いて融着可能な所定の範囲は、光ファイバ融着接続機ごとに定められた固有の範囲であるが、その一例としては、５０μｍ以上１０００μｍ以下が挙げられる。本実施形態において採用している７００μｍという直径φＢＲ１は、この光ファイバ融着接続機を用いて融着可能な所定の範囲内に含まれている。
　以上のように、他方の端面２０Ｂにおける直径φＢＲ１は、デリバリファイバ１０の直径φＤを上回り、且つ、光ファイバ融着接続機を用いて融着可能な所定の範囲内に含まれている範囲内において適宜定めることができる。
　同径部２２は、傾斜区間２１と同径部２２との境界面から一方の端面２０Ａまでの全区間に亘って、その直径φＢＲ２がおよそ一定になるように構成されている。本実施形態において、同径部２２の形状は、円柱状である。同径部２２の直径φＢＲ２は、例えば、４ｍｍである。
　ブリッジファイバ２０のうち、その直径φＢＲ２がデリバリファイバ１０の直径φＤを上回る区間は、特許請求の範囲に記載の大径区間の一態様である。本実施形態においては、ブリッジファイバ２０のうち、他方の端面２０Ｂを除いた全区間が大径区間に相当する。
　傾斜区間２１は、その斜面２１ａとブリッジファイバ２０の光軸との成す角が０°を上回り且つ９０°未満となるように構成されている。斜面２１ａとブリッジファイバ２０の光軸との成す角を小さくすればするほど、他方の端面２０Ｂの熱容量を抑制することができる。一方、斜面２１ａとブリッジファイバ２０の光軸との成す角を大きくすればするほど傾斜区間２１の全長（ブリッジファイバ２０の中心軸に沿った方向の長さ）を短くすることができる。
　デリバリファイバ１０の一方の端面１０Ａと、ブリッジファイバ２０の他方の端面２０Ｂとは、後述するように、光ファイバ融着接続機を利用して融着することが好ましい。光ファイバ融着接続機の最大パワーは、該光ファイバ融着接続機の仕様に応じて予め定められている。そのため、他方の端面２０Ｂの熱容量が上記最大パワーに対応する許容値を上回る場合、該光ファイバ融着接続機は、他方の端面２０Ｂを溶融させることができず、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０とを融着することができない。
　上記光ファイバ融着接続機の上記最大パワーに対応する熱容量の許容値を下回る範囲内において、他方の端面２０Ｂの熱容量を適宜設定することにより、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０とを光ファイバ融着接続機を利用して融着することができる。本実施形態では、光ファイバ融着接続機を利用可能な斜面２１ａとブリッジファイバ２０の光軸との成す角の一例として１５°を採用している。なお、本実施形態においては、ブリッジファイバ２０の光軸とデリバリファイバ１０の光軸とが一致するように、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０とが接合されている。したがって、ブリッジファイバ２０の光軸は、特許請求の範囲に記載の光ファイバの光軸の一例である。
　本実施形態においては、もともと円柱状であるブリッジファイバの他方の端部近傍を円錐状に研削することによって、傾斜区間２１の形状が円錐台であるブリッジファイバ２０を得ている。研削に用いる砥石の粒度を適宜選択することによって、傾斜区間２１の斜面２１ａを、例えばすりガラスの表面のように粗面化することができる。
　ガラスブロック３０は、ガラス（例えば、石英ガラス）により構成された、塊状（例えば、円柱状）の構造体である。ガラスブロック３０の直径φＢＬは、ブリッジファイバ２０の同径部２２の直径φＢＲ２を上回るように設定されている（図１参照）。ガラスブロック３０の屈折率は、デリバリファイバ１０のコア１０ａの屈折率及びブリッジファイバ２０のコア２０ａの屈折率と同一又は同程度であり、デリバリファイバ１０のクラッド１０ｂの屈折率及びブリッジファイバ２０のクラッド２０ｂの屈折率よりも高い。ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａとガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂとは、接合（例えば、融着）されている。
　なお、本実施形態において、特許請求の範囲に記載の光ファイバは、デリバリファイバ１０と、デリバリファイバ１０の一方の端面１０Ａに接合されたブリッジファイバ２０とからなるものとして説明した。しかし、特許請求の範囲に記載の光ファイバは、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０とが一体成形された１本の光ファイバにより構成されていてもよい。この場合、デリバリファイバ１０の一方の端面１０Ａ近傍において、クラッド１０ｂの厚みを、デリバリファイバ１０の他の区間におけるクラッド１０ｂの厚みよりも厚くすることによって、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０とが一体成形された１本の光ファイバを実現することができる。
　〔製造方法Ｍ１〕
　上述したような構造体１を製造する製造方法Ｍ１は、図２に示すように、研磨工程Ｓ１１と、第１の融着工程Ｓ１２と、第２の融着工程Ｓ１３と、熱処理工程Ｓ１４とを含む。
　（研磨工程Ｓ１１）
　研磨工程Ｓ１１は、特許請求の範囲に記載の光ファイバの一方の端面であるブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａを研磨することによって平滑化する工程である。研磨工程Ｓ１１は、回転する砥石を用いた機械研磨であり、回転している砥石の表面に一方の端面２０Ａを押し当てることによって実施される。研磨工程Ｓ１１においては、一方の端面２０Ａの輪郭部分（外縁部分）にできるだけ欠けが生じないよう研磨条件を設定するものの、一方の端面２０Ａの輪郭部分には、微小な欠けが生じる場合がある。
　（第１の融着工程Ｓ１２）
　第１の融着工程Ｓ１２は、デリバリファイバ１０の一方の端面１０Ａと、ブリッジファイバ２０の他方の端面２０Ｂとを融着する工程である。本実施形態において、ブリッジファイバ２０は、傾斜区間２１を含み、他方の端面２０Ｂの直径φＢＲ１がデリバリファイバ１０の直径φＤと同程度になるように構成されている。
　この構成によれば、ブリッジファイバ２０のデリバリファイバ１０側の端面２０Ｂの直径φＢＲ１がブリッジファイバ２０のガラスブロック３０側の端面２０Ａの直径φＢＲ２と比べて十分に小さいため、ブリッジファイバ２０のデリバリファイバ１０側の端面２０Ｂの熱容量を抑制することができる。そのため、第１の融着工程Ｓ１２において、光ファイバ融着接続機を用いることができる。光ファイバ融着接続機は、レーザ光ＬＦのビームプロファイルが変形することを抑制しつつ、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０とを接合することができる。したがって、第１の融着工程Ｓ１２は、デリバリファイバ１０とブリッジファイバ２０とを接合する場合に生じ得るビームプロファイルの変形を抑制することができる。
　（第２の融着工程Ｓ１３）
　特許請求の範囲に記載の融着工程の一例である第２の融着工程Ｓ１３は、ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａをガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂに融着する工程である。
　図３の（ａ）に示す第１のクランプＣ１は、円筒形のブロック状部材である。第１のクランプＣ１の中心軸の近傍には、上底面から下底面に向かって貫通する貫通孔（図３には不図示）が設けられている。この貫通孔の直径は、ブリッジファイバ２０の同径部２２を該貫通孔の内部に収容可能なように定められている。なお、第１のクランプＣ１は、特許請求の範囲に記載の第１の固定部の一例である。
　この貫通孔の内壁面には、該内壁面から中心軸に向かって突出した３つの突出部であって、隣接する２つの突出部同士の中心角が何れも１２０°となる３つの突出部が配置されている。３つの突出部の各々は、上記内壁面から突出量を制御可能なように構成されている。
　第１のクランプＣ１は、上記貫通孔の内部に同径部２２を収容した状態において、３つの突出部の各々を突出させることによって、ブリッジファイバ２０の位置を固定することができる。また、第１のクランプＣ１は、ブリッジファイバ２０を固定している状態から３つの突出部の各々の突出量を減らすことによって、ブリッジファイバ２０の位置を自由にする（換言すれば、ブリッジファイバ２０を開放する）ことができる。したがって、ブリッジファイバ２０の同径部２２の一部は、第１のクランプＣ１により位置が固定されている。
　図３の（ａ）に示す第２のクランプＣ２は、外径と、中心軸の近傍に設けられた貫通孔の直径とを除いて、第１のクランプＣ１と同様に構成されている。第２のクランプＣ２の貫通孔の直径は、ガラスブロック３０を該貫通孔の内部に収容可能なように定められている。なお、第２のクランプＣ２は、特許請求の範囲に記載の第２の固定部の一例である。
　第２のクランプＣ２は、第１のクランプＣ１と同様に３つの突出部を有している。第２のクランプＣ２は、上記貫通孔の内部にガラスブロック３０を収容した状態において、３つの突出部の各々の突出量を制御することによって、ガラスブロック３０の位置を固定したり、自由にしたりすることができる。
　本実施形態において、第２のクランプＣ２は、テーブルＴの表面上に固定されている。テーブルＴの表面上に第２のクランプＣ２を固定する固定方法は、限定されるものではない。例えば、ボルトのような固定部材を用いて第２のクランプＣ２をテーブルＴに固定してもよいし、第２のクランプＣ２の重量が十分に重い場合には、第２のクランプＣ２の下底面とテーブルＴの表面との摩擦力によって第２のクランプＣ２をテーブルＴに固定してもよい。
　第２の融着工程Ｓ１３において、ブリッジファイバ２０とガラスブロック３０との相対位置は、固定されている。本実施形態では、該相対位置を固定するために、上述した第１のクランプＣ１及び第２のクランプＣ２を用いている。
　すなわち、第２の融着工程Ｓ１３において、光ファイバの一部であるブリッジファイバ２０の同径部２２の一部は、第１のクランプＣ１により位置が固定されており、且つ、ガラスブロック３０の一部であるガラスブロック３０の下端部近傍は、第１のクランプＣ１とは異なる第２のクランプＣ２により位置が固定されている（図３の（ａ）参照）。
　また、ブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０の各々は、それぞれの中心軸が鉛直方向沿って配置されており、且つ、それぞれの位置が固定されている。ブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０の何れを上側に配置するかは問わないが、本実施形態においては、ブリッジファイバ２０を上側に、ガラスブロック３０を下側に配置している。
　第２の融着工程Ｓ１３では、まず、図３の（ａ）に示すように、ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａと、ガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂとを離間させた状態で、４つのバーナーＢ１～Ｂ４を用いて他方の端面３０Ｂの中心近傍がわずかに溶融する程度に、他方の端面３０Ｂを加熱することが好ましい。このとき、各バーナーＢ１～Ｂ４は、ガラスブロック３０の中心軸に対して等方的に配置されている。また、ブリッジファイバ２０は、他方の端面３０Ｂを加熱するバーナーの熱の影響を受けないように、ガラスブロック３０から離間されている。なお、本実施形態では、バーナーＢ１～Ｂ４のうちバーナーＢ１，Ｂ３のみを図３の（ａ）に図示している。また、本実施形態では、複数のバーナーＢ１～Ｂ４の数を４つにしているが、３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
　本実施形態では、バーナーＢ１～Ｂ４として、酸水素ガスバーナーを採用している。酸水素ガスバーナーは、酸素ガスと水素ガスとの混合ガスである酸水素ガスを燃料とする。酸水素ガスバーナーの火力は、酸素ガス及び水素ガスの各々の流量に依存する。酸水素ガスバーナーの火力は、酸素ガス及び水素ガスの各々の流量を増やせば増やすほど増す。
　第２の融着工程Ｓ１３の加熱条件は、酸素ガス及び水素ガスの各々の流量によって定まる酸水素ガスバーナーの火力と、加熱時間とにより定められるものであって、他方の端面３０Ｂの中心近傍がわずかに溶融する程度に適宜定めることができる。
　第２の融着工程Ｓ１３では、次に、他方の端面３０Ｂの中心近傍がわずかに溶融した状態において、第１のクランプＣ１を下方向に向かって並進させることによって、ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａを、ガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂにわずかに押し込む（図３の（ｂ）参照）。これにより、一方の端面２０Ａと、他方の端面３０Ｂの中心近傍とが融着され、一方の端面２０Ａと他方の端面３０Ｂとの境界に融着面Ｓｆが形成される。
　（熱処理工程Ｓ１４）
　熱処理工程Ｓ１４は、第２の融着工程Ｓ１３のあとに実施される工程である。熱処理工程Ｓ１４は、第２の融着工程Ｓ１３において設定した火力及び加熱時間と比較して、火力及び加熱時間の何れか一方が下回る加熱条件で融着面の外縁近傍を加熱することにより熱処理を施す工程である。
　熱処理工程Ｓ１４では、図３の（ｃ）に示すように、４つのバーナーＢ１～Ｂ４を用いて、ガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂのうち融着面Ｓｆの外縁近傍がわずかに溶融する程度に、他方の端面３０Ｂを加熱することが好ましい。
　熱処理工程Ｓ１４において、ブリッジファイバ２０とガラスブロック３０との相対位置は、自由である。該相対位置を自由にするために、本実施形態では、第２のクランプＣ２の３つの突出部の各々の突出量を減らすことによってガラスブロック３０を開放し、且つ、第１のクランプＣ１を上方向に向かって並進させることによって、該相対位置を自由にするために、ガラスブロック３０の一方の端面３０ＡをテーブルＴの表面から離間させている（図３の（ｃ）参照）。
　図３の（ｃ）に示す状態では、ガラスブロック３０の位置は、融着面Ｓｆを介してブリッジファイバ２０により保持されている。すなわち、ガラスブロック３０に対して鉛直方向下向きに作用する重力と、ガラスブロック３０に対して鉛直方向上向きに作用する保持力であって、ブリッジファイバ２０による保持力とが釣り合うことによって、ガラスブロック３０の位置は、固定されている。図３の（ｃ）に示す状態において、ガラスブロック３０は、第２のクランプＣ２及びテーブルＴの表面の何れによっても固定されておらず、重力及びブリッジファイバ２０による保持力以外の外力が作用していない状態である。
　熱処理工程Ｓ１４において、ブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０の各々は、それぞれの中心軸が鉛直方向に沿って配置されており、且つ、ブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０のうち上側に配置された部材であるブリッジファイバ２０の位置が固定されており、ブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０のうち下側に配置された部材の位置が自由である。
　熱処理工程Ｓ１４においても、第２の融着工程Ｓ１３において用いたバーナーＢ１～Ｂ４を用いる。ただし、熱処理工程Ｓ１４の加熱条件は、上述したように、第２の融着工程Ｓ１３において設定した火力及び加熱時間と比較して、火力及び加熱時間の何れか一方が下回る範囲内において、適宜設定することができる。本実施形態では、熱処理工程Ｓ１４の加熱条件は、第２の融着工程Ｓ１３において設定した火力及び加熱時間と比較して、火力及び加熱時間の両方が下回るように設定している。
　熱処理工程Ｓ１４の加熱条件は、ガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂのうち、融着面Ｓｆの外縁近傍がわずかに溶融する程度に適宜定めることができる。
　（第１の固定部及び第２の固定部のバリエーション）
　本実施形態では、図３に示したように、第１の固定部及び第２の固定部の各々の一例として、それぞれ、第１のクランプＣ１及び第２のクランプＣ２を採用している。しかし、第１の固定部及び第２の固定部は、これらに限定されるものではない。第１の固定部は、ブリッジファイバ２０の位置を固定可能であれば、如何なる構造を採用していてもよい。同様に、第２の固定部は、ガラスブロック３０の位置を固定可能であれば、如何なる構造を採用していてもよい。
　第２の融着工程Ｓ１３において、ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａを、ガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂにわずかに押し込むときに加える荷重は、例えば、１ｋｇｆ程度である。第１の固定部がブリッジファイバ２０を固定する固定力、及び、第２の固定部がガラスブロック３０を固定する力は、何れも、上述した荷重を加えられたブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０が動かない範囲内で適宜定めることができる。
　例えば、第２の固定部として、第２のクランプＣ２以外の構成を採用する場合、エアーを吸引することによって、ガラスブロック３０を吸着する真空チャックを採用することができる。第１の固定部としても同様に、第１のクランプＣ１の代わりに真空チャックを採用してもよい。
　〔製造方法Ｍ１のまとめ〕
　以上のように、図２に示した製造方法Ｍ１は、光ファイバ（デリバリファイバ１０及びブリッジファイバ２０）と、ガラスブロック３０と、を備えた構造体１の製造方法Ｍ１であって、光ファイバ（デリバリファイバ１０及びブリッジファイバ２０）の一方の端面２０Ａをガラスブロック３０に融着する融着工程（第２の融着工程Ｓ１３）と、融着工程（第２の融着工程Ｓ１３）のあとに実施される熱処理工程Ｓ１４であって、上記融着工程において設定した火力及び加熱時間と比較して、火力及び加熱時間の何れか一方が下回る加熱条件で融着面の外縁近傍を加熱することにより熱処理を施す熱処理工程Ｓ１４と、を含む。
　ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａは、上述したように研磨されることによって平滑化されている。しかし、一方の端面２０Ａの輪郭部分には、研磨したときに微小な欠けが生じる場合がある。このような欠けは、本来円形であり曲線のみで構成されている輪郭部分に対して、応力が集中しやすい角を生じさせる。
　また、第２の融着工程Ｓ１３によりブリッジファイバ２０とガラスブロック３０とを融着しただけでは、他方の端面３０Ｂのうち融着面Ｓｆの輪郭部分Ｒ１に、応力が集中しやすい凹み３０Ｂ１が生じる可能性がある（図４の（ａ）参照）。ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａ近傍におけるブリッジファイバの外側面から、ガラスブロック３０の他方の端面３０Ｂにかけての表面は、滑らかに連続していることが好ましい。しかし、上述した凹み３０Ｂ１は、上記表面の一部に不連続な部分を生じさせるので、結果として、応力が集中しやすい部分を生じさせる。
　製造方法Ｍ１によれば、第２の融着工程Ｓ１３において設定した条件を下回る加熱条件で融着面Ｓｆの外縁近傍に対して熱処理を施す熱処理工程Ｓ１４を含むことによって、融着面Ｓｆの中心近傍に与える影響を抑えつつ、上述した応力が集中しやすい箇所である凹み３０Ｂ１の形状をなめらかにすることができる。また、加熱条件を適宜定めることによって、図４の（ｂ）に示すように、凹み３０Ｂ１の形状をなめらかにしたうえで、他方の端面３０Ｂのうち融着面Ｓｆの輪郭部分Ｒ１に、フィレット３０Ｂ２を形成することができる。
　その結果として、製造方法Ｍ１は、一方の端面（ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａ）を含む区間（すなわちブリッジファイバ２０の区間）が該区間以外の区間（すなわちデリバリファイバ１０の区間）よりも大径化された光ファイバ（デリバリファイバ１０及びブリッジファイバ２０）と、該光ファイバの上記一方の端面に融着されたガラスブロック３０と、を備えた構造体１において、融着面Ｓｆの強度を高めることができる。
　また、製造方法Ｍ１は、第２の融着工程Ｓ１３において、上記光ファイバの一部であるブリッジファイバ２０の同径部２２の一部は、第１のクランプＣ１により位置が固定されており、且つ、上記ガラスブロック３０の一部は、第１のクランプＣ１とは異なる第２のクランプＣ２により位置が固定されており、熱処理工程Ｓ１４において、第１のクランプＣ１及び第２のクランプＣ２の何れか一方は、開放されている、ことが好ましい。
　製造方法Ｍ１によれば、第２の融着工程Ｓ１３において光ファイバを構成するブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０の各々の位置が、それぞれ、第１のクランプＣ１及び第２のクランプＣ２により固定されていることにより、上記相対位置を確実に固定することができる。また、製造方法Ｍ１によれば、熱処理工程Ｓ１４において第１のクランプＣ１及び第２のクランプＣ２の何れか一方が開放されていることにより、上記相対位置を確実に自由にすることができる。
　また、製造方法Ｍ１は、熱処理工程Ｓ１４において、上記光ファイバを構成するブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０は、鉛直方向に沿って配置されている、ことが好ましい。
　製造方法Ｍ１によれば、熱処理工程Ｓ１４において上記光ファイバを構成するブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０が鉛直方向に沿って配置されているので、重力は、融着面Ｓｆの法線方向に沿って作用する。したがって、上記光ファイバを構成するブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０が水平方向に沿って配置されている場合と比較して、熱処理工程Ｓ１４において生じ得る融着面Ｓｆの歪みを抑えることができる。
　また、製造方法Ｍ１は、熱処理工程Ｓ１４において、上側に上記光ファイバの一部を構成するブリッジファイバ２０が配置され、且つ、下側にガラスブロック３０が配置されており、且つ、ガラスブロック３０の位置は、固定されておらず且つ自由である、ことが好ましい。
　光ファイバの一部を構成するデリバリファイバ１０は、その長さがガラスブロック３０と比較して長い。そのため、熱処理工程Ｓ１４において下側に光ファイバ（デリバリファイバ１０及びブリッジファイバ２０）が配置されており、且つ、光ファイバ（デリバリファイバ１０及びブリッジファイバ２０）の位置を自由にした場合、光ファイバ（デリバリファイバ１０及びブリッジファイバ２０のうち特にデリバリファイバ１０）の全てを完全に自由な状態で宙に浮かせることが困難である。熱処理工程Ｓ１４が実施される高さよりも長いデリバリファイバ１０は、その残りの部分を地面上に載置するか、あるいは、その残りの部分を何らかの把持機構により把持する必要がある。その結果、ブリッジファイバ２０とガラスブロック３０との融着面には、該融着面の法線方向に沿って作用する重力に加えて、該法線方向に交わる方向に作用する力が働く。
　一方、製造方法Ｍ１においては、熱処理工程Ｓ１４において下側にガラスブロック３０が配置されており、且つ、ガラスブロック３０の位置を固定することなく自由にする。そのため、長さが短いガラスブロック３０を完全に自由な状態で宙に浮かせることが容易にできる。その結果、ブリッジファイバ２０とガラスブロック３０との融着面には、該融着面の法線方向に沿って作用する重力が働く。
　したがって、製造方法Ｍ１は、熱処理工程Ｓ１４において下側に光ファイバ（デリバリファイバ１０及びブリッジファイバ２０）が配置されており、且つ、光ファイバの位置を固定することなく自由にした場合と比較して、熱処理工程Ｓ１４において生じ得る上記融着面の歪みを抑えることができる。
　また、製造方法Ｍ１は、第２の融着工程Ｓ１３において、上記光ファイバを構成するブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０は、鉛直方向に沿って配置されている、ことが好ましい。
　製造方法Ｍ１によれば、第２の融着工程Ｓ１３において上記光ファイバを構成するブリッジファイバ２０及びガラスブロック３０が鉛直方向に沿って配置されているので、重力は、融着面Ｓｆの法線方向に沿って作用する。したがって、光ファイバを構成するブリッジファイバ２０及び上記ガラスブロックが水平方向に沿って配置されている場合と比較して、第２の融着工程Ｓ１３において生じ得る融着面Ｓｆの歪みを抑えることができる。
　〔実施例〕
　製造方法Ｍ１の実施例を用いて製造した構造体１と、製造方法Ｍ１の比較例を用いて製造した構造体１とについて、図５及び図６を参照して説明する。本実施例では、製造方法Ｍ１の実施例を用いて複数の構造体１を製造し、また、製造方法Ｍ１の比較例を用いて複数の構造体１を製造した。以下において、これらの複数の構造体１のことを構造体群と称する。
　図５の（ａ）は、第２のクランプＣ２がガラスブロック３０を固定したままの状態で、図２に示した熱処理工程Ｓ１４を実施した結果として得られた構造体１におけるレーザ光ＬＦの強度分布を示す画像である。図５の（ａ）に示した強度分布は、ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａから出射されたレーザ光を集光することによって得られたスポットにおいて測定したものである。すなわち、製造方法Ｍ１の比較例を用いて製造した構造体１におけるレーザ光ＬＦのニアフィールドパターン（ＮＦＰ）は、図５の（ａ）に示した強度分布と同様の形状を有する。図５の（ｂ）は、ガラスブロック３０を自由にした状態で、熱処理工程Ｓ１４を実施した結果として得られた構造体１におけるレーザ光ＬＦの強度分布を示す画像である。図５の（ａ）と同様に、図５の（ｂ）に示した強度分布は、ブリッジファイバ２０の一方の端面２０Ａから出射されたレーザ光を集光することによって得られたスポットにおいて測定したものである。すなわち、製造方法Ｍ１の実施例を用いて製造した構造体１におけるレーザ光ＬＦのＮＦＰは、図５の（ｂ）に示した強度分布と同様の形状を有する。図６の（ａ）は、図５の（ａ）及び（ｂ）に示した各構造体群における離心率の分布を示すグラフである。図６の（ｂ）は、図５の（ａ）及び（ｂ）に示した各構造体群における光軸角度の分布を示すグラフである。
　図５の（ａ）に示すように、製造方法Ｍ１の比較例を用いて製造した構造体１におけるレーザ光ＬＦの強度分布の重心は、ブリッジファイバ２０の中心（すなわちコア２０ａの中心）から離心（偏心とも表現できる）している。
　図６の（ａ）の横軸に示した離心率は、レーザ光ＬＦの強度分布の重心の、ブリッジファイバ２０の中心からの偏り具合を定量化したものである。図６の（ａ）の縦軸は、構造体群に含まれる各構造体１について測定した離心率の標準偏差の倍数σを示す。
　また、図６の（ｂ）の横軸に示した光軸角度は、ガラスブロック３０の中心軸と、レーザ光ＬＦの光軸との成す角を表す。図６の（ｂ）の縦軸は、各構造体群に含まれる各構造体１について測定した光軸角度の標準偏差の倍数σを示す。
　図６の（ａ）及び（ｂ）において、標準偏差の倍数σは、大きければ大きいほど、構造体群における分散が大きいことを示す。また、標準偏差の倍数σを近似した直線のｘ切片は、構造体群における平均値を表す。
　図６の（ａ）を参照すれば、製造方法Ｍ１の実施例を用いて製造した構造体１の構造体群については、平均の離心率が１．１８％であり、標準偏差の倍数σが０．７％であった。一方、製造方法Ｍ１の比較例を用いて製造した構造体１の構造体群については、平均の離心率が２．６％であり、標準偏差の倍数σが１．５３％であった。以上の結果より、製造方法Ｍ１の実施例を用いることによって、製造方法Ｍ１の比較例を用いた場合と比較して、離心率を抑制可能であることが分かった。以上のように、製造方法Ｍ１は、構造体１において、融着面Ｓｆの強度を高めることができるとともに、離心率を抑制することができる。
　図６の（ｂ）を参照すれば、製造方法Ｍ１の実施例を用いて製造した構造体１の構造体群については、平均の光軸角度が４．２ｍｒａｄ．であり、標準偏差の倍数σが１．４ｍｒａｄ．であった。一方、製造方法Ｍ１の比較例を用いて製造した構造体１の構造体群については、平均の光軸角度が９．９ｍｒａｄ．であり、標準偏差の倍数σが５．５ｍｒａｄ．であった。以上の結果より、製造方法Ｍ１の実施例を用いることによって、製造方法Ｍ１の比較例を用いた場合と比較して、光軸角度を抑制可能であることが分かった。以上のように、製造方法Ｍ１は、構造体１において、融着面Ｓｆの強度を高めることができるとともに、光軸角度を抑制することができる。
　また、製造方法Ｍ１の実施例を用いることによって、製造方法Ｍ１の比較例を用いた場合と比較して、離心率及び光軸角度の何れにおいても、構造体群に含まれる各構造体１の個体差に起因する分散を抑制できることが分かった。したがって、製造方法Ｍ１の実施例を用いることによって、各構造体１の公差を抑制することができる。
　〔構造体１の変形例〕
　（第１の変形例）
　図１に示した構造体１の第１の変形例である構造体１０１について、図７の（ａ）を参照して説明する。図７の（ａ）は、構造体１０１の縦断面図である。本発明の一実施形態に係る製造方法Ｍ１は、構造体１の製造と同様に、構造体１０１の製造にも用いることができる。
　図７の（ａ）に示すように、構造体１０１は、デリバリファイバ１１０と、ガラス細管１２０と、ガラスブロック１３０と、を備えている。デリバリファイバ１１０とガラス細管１２０とは、特許請求の範囲に記載の光ファイバの一態様である。構造体１０１は、構造体１と同様に、レーザ装置の出力ヘッドとして機能する。
　ガラスブロック１３０の他方の端面１３０Ｂには、光ファイバの一方の端面であるデリバリファイバ１１０の一方の端面１１０Ａ及びガラス細管１２０の一方の端面１２０Ａが接合（例えば、融着）されている。光ファイバの他方の端面であるデリバリファイバ１１０の他方の端面１１０Ｂは、レーザ光源の出力ポートに接合（例えば、融着）可能である。
　デリバリファイバ１１０は、図１に図示したデリバリファイバ１０と同様に構成されている。すなわち、デリバリファイバ１１０は、コア１１０ａと、クラッド１１０ｂと、被覆１１０ｃとを備えている。コア１１０ａ、クラッド１１０ｂ、及び、被覆１１０ｃの各々は、それぞれ、デリバリファイバ１０のコア１０ａ、クラッド１０ｂ、及び、被覆１０ｃに対応する。
　ただし、デリバリファイバ１０は、一方の端面１０Ａがブリッジファイバ２０の他方の端面２０Ｂに接合されている。それに対して、デリバリファイバ１１０は、一方の端面１１０Ａが後述するガラス細管１２０の細孔中を挿通し、且つ、一方の端面１１０Ａ近傍の外側面が、ガラス細管１２０の一方の端面１２０Ａ近傍の内側面に接合（例えば、融着）されている。そのうえで、デリバリファイバ１１０の一方の端面１１０Ａは、ガラス細管１２０の一方の端面１２０Ａとともにガラスブロック１３０の他方の端面１３０Ｂに接合（例えば、融着）されている。デリバリファイバ１１０は、デリバリファイバ１０と比較して、これらの点が異なる。
　ガラス細管１２０は、図１に示したブリッジファイバ２０の大径化されたクラッド２０ｂに対応する部材である。ガラス細管１２０は、ガラス（例えば、石英ガラス）により構成された、管状（例えば、円管状）の構造体である。本実施形態においては、ガラス細管１２０の中心軸近傍に細孔が形成されている。該細孔の内径は、デリバリファイバ１１０の直径φＤをわずかに上回るように構成されている。すなわち、上記細孔の上記内径は、細い。したがって、ガラス細管１２０は、毛細管（キャピラリ）と称されることもある。ガラス細管１２０には、コア１１０ａの屈折率をガラス細管１２０の屈折率よりも高くする、又は、ガラス細管１２０の屈折率をコア１１０ａの屈折率よりも低くするためのドーパントが添加されている。ガラス細管１２０の屈折率は、クラッド１１０ｂの屈折率と同一又は同程度であることが好ましい（本実施形態においては同一）。
　ガラス細管１２０は、その細孔中にデリバリファイバ１１０を挿通した状態で、一方の端面１２０Ａの近傍を加熱される。この加熱により、ガラス細管１２０の一方の端面１２０Ａの近傍区間１２２１の内側面は、デリバリファイバ１１０の一方の端面１１０Ａ近傍の外側面に融着される。言い換えれば、ガラス細管１２０の内側面の少なくとも一部と、デリバリファイバ１１０のうちガラス細管１２０の細孔中に挿通された区間の外側面の少なくとも一部とは、融着されることによって互いに固定されている。したがって、ガラス細管１２０は、デリバリファイバ１１０を覆っている。
　このように融着された一方の端面１１０Ａ及び一方の端面１２０Ａをともに研磨されることによって、特許請求の範囲に記載の光ファイバが得られる。本実施形態では、以上のように、デリバリファイバ１１０に対してガラス細管１２０を装着することによって、光ファイバの大径化を実現している。
　ガラス細管１２０は、他方の端面１２０Ｂを含む傾斜区間１２１と、一方の端面１２０Ａを含む同径部１２２とからなる。
　傾斜区間１２１は、その直径φＣＰ１が他方の端面１２０Ｂから遠ざかるにしたがって大きくなるように構成されている。本実施形態において、傾斜区間１２１の外形の形状は、その直径φＣＰ１が他方の端面１２０Ｂから一方の端面１２０Ａに近づくにしたがって拡大する円錐台である。
　他方の端面１２０Ｂにおける直径φＣＰ１は、デリバリファイバ１０の直径φＤと同程度になるように構成されている。他方の端面１２０Ｂにおける直径φＣＰ１は、例えば、４００μｍである。傾斜区間１２１と同径部１２２との境界面における直径φＣＰ１（すなわち直径φＢＲ１の最大値）は、例えば、４ｍｍである。
　同径部１２２は、傾斜区間１２１と同径部１２２との境界面から一方の端面１２０Ａまでの全区間に亘って、その直径φＣＰ２がおよそ一定になるように構成されている。本実施形態において、同径部１２２の形状は、円管状である。同径部１２２の直径φＣＰ２は、例えば、４ｍｍである。
　デリバリファイバ１１０のうち、ガラス細管１２０が装着されている区間は、特許請求の範囲に記載の大径区間の一態様である。
　傾斜区間１２１は、その斜面１２１ａとデリバリファイバ１１０の光軸との成す角が０°を上回り且つ９０°未満となるように構成されている。ガラス細管１２０は、その細孔中にデリバリファイバ１１０を挿通されている。そのため、図１に示したブリッジファイバ２０の場合とは異なり、光ファイバ融着接続機を用いてデリバリファイバ１１０とガラス細管１２０とを融着することはできない。したがって、斜面１２１ａとデリバリファイバ１１０の光軸との成す角は、光ファイバ融着接続機の利用を想定することなく、適宜定めることができる。本実施形態では、第１の実施形態の場合と同様に、斜面１２１ａとデリバリファイバ１１０の光軸との成す角の一例として１５°を採用している。
　本実施形態においては、もともと円管状であるガラス管の他方の端部近傍を円錐状に研削することによって、傾斜区間１２１の外形の形状が円錐台であるガラス細管１２０を得ている。研削に用いる砥石の粒度を適宜選択することによって、傾斜区間１２１の斜面１２１ａを、例えばすりガラスの表面のように粗面化することができる。
　ガラスブロック１３０は、図１に示したガラスブロック３０と同一に構成されている。したがって、本実施形態では、ガラスブロック１３０の説明を省略する。
　（第２の変形例）
　図１に示した構造体１の第２の変形例である構造体２０１について、図７の（ｂ）を参照して説明する。図７の（ｂ）は、構造体２０１の縦断面図である。本発明の一実施形態に係る製造方法Ｍ１は、構造体１及び構造体１０１の製造と同様に、構造体２０１の製造にも用いることができる。なお、構造体２０１は、第１の変形例である構造体１０１の変形例であるとも言える。そこで、本変形例では、構造体２０１について、構造体１０１と異なっている点についてのみ説明する。なお、構造体２０１においても、デリバリファイバ及びガラスブロックの各々には、構造体１０１と同じ符号１１０及び１３０を付している。
　図７の（ｂ）に示すように、構造体２０１は、構造体１０１をベースにして、構造体１０１が備えていたガラス細管１２０をガラス細管２２０に置換し、且つ、ガラスブロック２４０を更に追加することによって得られる。
　ガラスブロック２４０は、ガラスブロック１３０と同じガラスにより構成された、塊状（本変形例においては、円柱状）の構造体である。ガラスブロック２４０の直径は、全区間においておよそ一定であり、デリバリファイバ１１０の直径φＤと同程度（好ましくは同じ）になるように構成されている。すなわち、ガラスブロック２４０の直径は、ガラスブロック１３０の直径φＢＬよりも小さい。ガラスブロック２４０の直径は、例えば、３６０μｍである。また、ガラスブロック２４０の長さは、ガラスブロック１３０の長さよりも短い。
　構造体２０１において、デリバリファイバ１１０の一方の端面１１０Ａは、ガラスブロック２４０の他方の端面２４０Ｂに接合（例えば、融着）されている。このように接合された一方の端面１１０Ａ及びガラスブロック２４０は、ガラス細管２２０の細孔中を挿通し、且つ、ガラスブロック２４０の外側面と、一方の端面１１０Ａ近傍の外側面とが、ガラス細管２２０の一方の端面２２０Ａ近傍の内側面に接合（例えば、融着）されている。そのうえで、ガラスブロック２４０の一方の端面２４０Ａは、ガラス細管２２０の一方の端面２２０Ａとともにガラスブロック１３０の他方の端面１３０Ｂに接合（例えば、融着）されている。
　ガラス細管２２０は、ガラス細管１２０から傾斜区間１２１を省略することによって得られる。別の言い方をすれば、ガラス細管２２０は、ガラス細管１２０の同径部１２２のみにより構成されている。したがって、ガラス細管２２０は、一方の端面２２０Ａから他方の端面２２０Ｂまでの全区間に亘って、その直径φＣＰがおよそ一定になるように構成された、円管状のガラス部材である。ガラス細管２２０の直径φＣＰは、例えば４ｍｍである。
　ガラス細管２２０は、その細孔中にデリバリファイバ１１０及びガラスブロック２４０を挿通した状態で、一方の端面２２０Ａの近傍を加熱される。この加熱により、ガラス細管２２０の一方の端面２２０Ａの近傍区間２２０１の内側面は、デリバリファイバ１１０の一方の端面１１０Ａ近傍の外側面及びガラスブロック２４０の外側面に融着される。言い換えれば、ガラス細管２２０の内側面の少なくとも一部と、デリバリファイバ１１０のうちガラス細管１２０の細孔中に挿通された区間の外側面の少なくとも一部とは、融着されることによって互いに固定されており、且つ、ガラス細管２２０の内側面の少なくとも一部と、ガラスブロック２４０の外側面とは、融着されることによって互いに固定されている。したがって、ガラス細管２２０は、デリバリファイバ１１０及びガラスブロック２４０を覆っている。
　一方の端面２４０Ａ及び一方の端面２２０Ａをともに研磨されることによって、特許請求の範囲に記載の光ファイバが得られる。本実施形態では、以上のように、ガラスブロック２４０を接合したデリバリファイバ１１０に対してガラス細管１２０を装着することによって、光ファイバの大径化を実現している。
　以上のように、構造体２０１は、第１のガラスブロックであるガラスブロック２４０と、第２のガラスブロックであるガラスブロック１３０とを備えている。ガラスブロック２４０は、ガラスブロック１３０と比較して、体積が小さい。したがって、ガラスブロック２４０の熱容量は、ガラスブロック１３０の熱容量より小さい。
　したがって、ガラスブロック２４０の一部を溶融させるために要する熱量は、ガラスブロック１３０を溶融させるために要する熱量より低い。
　そのため、デリバリファイバ１１０の一方の端面１１０Ａをガラスブロック２４０に融着するときに一方の端面１１０Ａ近傍が受ける熱の影響は、一方の端面１１０Ａを直接ガラスブロック１３０に融着すると仮定した場合におけるときに一方の端面１１０Ａ近傍が受ける熱の影響より小さい。したがって、デリバリファイバ１１０をガラスブロック２４０に融着することによって、デリバリファイバ１１０をガラスブロック１３０に融着する場合と比較して、例えば、デリバリファイバ１１０のコア１１０ａとクラッド１１０ｂとの境界面が変形したり、コア１１０ａの光軸が所定の方向から逸れたりすることを抑制することができる。
　また、ガラスブロック２４０の一方の端面２４０Ａは、熱容量が大きなガラスブロック１３０に融着されるため、一方の端面２４０Ａ近傍は、一方の端面１１０Ａ近傍よりも熱の影響を大きく受ける。しかし、ガラスブロック２４０は、コア及びクラッドが形成されていない単なるガラスブロックであるため、熱の影響を大きく受けた場合であっても、例えば、コアとクラッドとの境界面が変形したり、コアの光軸が所定の方向から逸れたりすることがない。
　したがって、構造体２０１は、ファイバに生じる歪みを低減することができるため、ビームプロファイルに生じる変形を低減できる。
　〔まとめ〕
　本発明の一態様に係る製造方法は、光ファイバと、ガラスブロックと、を備えた構造体の製造方法であって、上記光ファイバの一方の端面を上記ガラスブロックに融着する融着工程と、上記融着工程のあとに実施される熱処理工程であって、上記融着工程において設定した火力及び加熱時間と比較して、火力及び加熱時間の何れか一方が下回る加熱条件で融着面の外縁近傍を加熱することにより熱処理を施す熱処理工程と、を含む。
　光ファイバの一方の端面には、微小な欠けが生じる場合がある。このような欠けは、本来円形であり曲線のみで構成されている輪郭部分に対して、応力が集中しやすい角を生じさせる。
　また、融着工程により光ファイバとガラスブロックとを融着しただけでは、融着面の輪郭部分に応力が集中しやすい凹みが生じる可能性がある。光ファイバの一方の端面近傍における該光ファイバの外側面から、ガラスブロックの他方の端面にかけての表面は、滑らかに連続していることが好ましい。しかし、上述した凹みは、上記表面の一部に不連続な部分を生じさせるので、結果として、応力が集中しやすい部分を生じさせる。
　本製造方法によれば、融着工程において設定した条件を下回る条件で融着面の外縁近傍に対して熱処理工程を施すことによって、融着面の中心近傍に与える影響を抑えつつ、上述した応力が集中しやすい箇所の形状をなめらかにすることができる。結果として、本製造方法は、一方の端面を含む区間が大径化された光ファイバと、該光ファイバの一方の端面に融着されたガラスブロックと、を備えた構造体において、融着面の強度を高めることができる。
　また、本発明の一態様に係る製造方法は、上記融着工程において、上記光ファイバの一部は、第１の固定部により位置が固定されており、且つ、上記ガラスブロックの一部は、上記第１の固定部とは異なる第２の固定部により位置が固定されており、上記熱処理工程において、上記第１の固定部及び上記第２の固定部の何れか一方は、開放されている、ことが好ましい。
　本製造方法によれば、融着工程において光ファイバ及びガラスブロックの各々の位置が、それぞれ、第１の固定部及び第２の固定部により固定されていることにより、上記相対位置を確実に固定することができる。また、本製造方法によれば、熱処理工程において第１の固定部及び第２の固定部の何れか一方が開放されていることにより、上記相対位置を確実に自由にすることができる。
　また、本発明の一態様に係る製造方法は、上記熱処理工程において、上記光ファイバ及び上記ガラスブロックは、鉛直方向に沿って配置されている、ことが好ましい。
　本製造方法によれば、熱処理工程において光ファイバ及びガラスブロックが鉛直方向に沿って配置されているので、重力は、融着面の法線方向に沿って作用する。したがって、光ファイバ及びガラスブロックが水平方向に沿って配置されている場合と比較して、熱処理工程において生じ得る融着面の歪みを抑えることができる。
　また、本発明の一態様に係る製造方法は、上記熱処理工程において、上側に上記光ファイバが配置され、且つ、下側に上記ガラスブロックが配置されており、且つ、当該ガラスブロックの位置は固定されていない、すなわち自由である、ことが好ましい。
　光ファイバは、その長さがガラスブロックと比較して長い。そのため、熱処理工程において下側に光ファイバが配置されており、且つ、光ファイバの位置を自由にした場合、光ファイバの全てを完全に自由な状態で宙に浮かせることが困難である。熱処理工程が実施される高さよりも長い光ファイバは、その残りの部分を地面上に載置するか、あるいは、その残りの部分を何らかの把持機構により把持する必要がある。その結果、光ファイバとガラスブロックとの融着面には、該融着面の法線方向に沿って作用する重力に加えて、該法線方向に交わる方向に作用する力が働く。
　一方、本製造方法においては、熱処理工程において下側にガラスブロックが配置されており、且つ、ガラスブロックの位置を自由にする。そのため、長さが短いガラスブロックを完全に自由な状態で宙に浮かせることが容易にできる。その結果、光ファイバとガラスブロックとの融着面には、該融着面の法線方向に沿って作用する重力が働く。
　したがって、本製造方法は、熱処理工程において下側に光ファイバが配置されており、且つ、光ファイバの位置を自由にした場合と比較して、熱処理工程において生じ得る融着面の歪みを抑えることができる。
　また、本発明の一態様に係る製造方法は、上記融着工程において、上記光ファイバ及び上記ガラスブロックは、鉛直方向に沿って配置されている、ことが好ましい。
　本製造方法によれば、融着工程において上記光ファイバ及び上記ガラスブロックが鉛直方向に沿って配置されているので、重力は、融着面の法線方向に沿って作用する。したがって、上記光ファイバ及び上記ガラスブロックが水平方向に沿って配置されている場合と比較して、融着工程において生じ得る融着面の歪みを抑えることができる。
　〔付記事項〕
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　１，１０１　構造体
　１０，１１０　デリバリファイバ（光ファイバの一部）
　２０　ブリッジファイバ（光ファイバの一部）
　１２０　ガラス細管（光ファイバの一部）
　２１，１２１　傾斜区間
　２２，１２２　同径部
　３０，１３０　ガラスブロック
　Ｃ１，Ｃ２　クランプ（第１の固定部，第２の固定部）
　Ｍ１　製造方法
　Ｓ１１　研磨工程
　Ｓ１２　第１の融着工程
　Ｓ１３　第２の融着工程（融着工程）
　Ｓ１４　熱処理工程

Claims (5)

  1. 　光ファイバと、ガラスブロックと、を備えた構造体の製造方法であって、
    　上記光ファイバの一方の端面を上記ガラスブロックに融着する融着工程と、
    　上記融着工程のあとに実施される熱処理工程であって、上記融着工程において設定した火力及び加熱時間と比較して、火力及び加熱時間の何れか一方が下回る加熱条件で融着面の外縁近傍を加熱することにより熱処理を施す熱処理工程と、を含む、
    ことを特徴とする製造方法。
  2. 　上記融着工程において、上記光ファイバの一部は、第１の固定部により位置が固定されており、且つ、上記ガラスブロックの一部は、上記第１の固定部とは異なる第２の固定部により位置が固定されており、
    　上記熱処理工程において、上記第１の固定部及び上記第２の固定部の何れか一方は、開放されている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  3. 　上記熱処理工程において、上記光ファイバ及び上記ガラスブロックは、鉛直方向に沿って配置されている、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 　上記熱処理工程において、上側に上記光ファイバが配置され、且つ、下側に上記ガラスブロックが配置されており、且つ、当該ガラスブロックの位置は固定されていない、
    ことを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
  5. 　上記融着工程において、上記光ファイバ及び上記ガラスブロックは、鉛直方向に沿って配置されている、
    ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の製造方法。
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