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公開番号2025110933
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2024004985
出願日2024-01-17
発明の名称光コンバイナ及びレーザ装置
出願人株式会社フジクラ
代理人個人
主分類G02B 6/28 20060101AFI20250723BHJP(光学)
要約【課題】出力される光の発散角を理想的な値に近づけることが容易な光コンバイナを提供する。
【解決手段】光コンバイナ1は、光が伝搬するコア11をそれぞれ有する複数の入力光ファイバ10を含み、束ねられた複数の入力光ファイバ10の外形が下流に向かって小さくなるテーパ部22を有する第1のブリッジファイバ20と、第1のブリッジファイバ20のコア11を伝搬する光が入射するコア31を有する第2のブリッジファイバ30と、第2のブリッジファイバ30のコア31を伝搬する光が入射するコア41を有する出力光ファイバ40とを備える。第2のブリッジファイバ30の上流側端部におけるコア31は、第1のブリッジファイバ20の下流側端部における複数の入力光ファイバ10のコア11の外接円の直径以上の直径を有する。第2のブリッジファイバ30のコア31は、下流側に向かって直径が減少する縮径コア部34を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
光が伝搬する第１のコアをそれぞれ有する複数の入力光ファイバを含み、束ねられた前記複数の入力光ファイバの外形が下流に向かって小さくなるテーパ部を有する第１のブリッジファイバと、
前記第１のブリッジファイバの前記第１のコアを伝搬する前記光が入射する第２のコアを有する第２のブリッジファイバと、
前記第２のブリッジファイバの前記第２のコアを伝搬する前記光が入射する第３のコアを有する出力光ファイバと
を備え、
前記第２のブリッジファイバの上流側端部における前記第２のコアは、前記第１のブリッジファイバの下流側端部における前記複数の入力光ファイバの前記第１のコアの外接円の直径以上の直径を有し、
前記第２のブリッジファイバの前記第２のコアは、下流側に向かって直径が減少する縮径コア部を有し、
前記出力光ファイバの前記第３のコアは、前記出力光ファイバの上流側端部において、前記第２のブリッジファイバの下流側端部における前記第２のコアの直径以上の直径を有する、
光コンバイナ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１のブリッジファイバの前記テーパ部における前記複数の入力光ファイバの前記第１のコアのそれぞれの断面積は、前記テーパ部の上流側端部から下流側端部まで同一である、請求項１に記載の光コンバイナ。
【請求項３】
前記第２のブリッジファイバの前記縮径コア部の下流側端部における直径に対する上流側端部における直径の比は、前記第１のブリッジファイバの前記テーパ部の下流側端部における外形寸法に対する上流側端部における外形寸法の比よりも大きい、
請求項１に記載の光コンバイナ。
【請求項４】
前記出力光ファイバは、
前記第３のコアを含む第１の内側部と、
前記第２のブリッジファイバとの接続部の下流側で前記第１の内側部の周囲を覆う第１の被覆部であって、前記第１の内側部の最外層の屈折率よりも低い屈折率を有する第１の層と、前記第１の層の前記屈折率よりも高い屈折率を有する第２の層とを含む第１の被覆部と
を含み、
前記光コンバイナは、前記出力光ファイバの前記第１の内側部の前記最外層の前記屈折率よりも低く、前記第１の層の前記屈折率以上の屈折率を有する第１の樹脂であって、前記第１の被覆部の上流端部から上流側に向かって前記第１の内側部を覆う第１の樹脂をさらに備える、
請求項１に記載の光コンバイナ。
【請求項５】
前記第１のブリッジファイバの前記複数の入力光ファイバのそれぞれは、
前記第１のコアを含む第２の内側部と、
前記テーパ部の上流側で前記第２の内側部を覆う第２の被覆部であって、前記第２の内側部の最外層の屈折率よりも低い屈折率を有する第３の層と、前記第３の層の前記屈折率よりも高い屈折率を有する第４の層とを含む第２の被覆部と
を含み、
前記光コンバイナは、前記第１のブリッジファイバの前記第２の内側部の前記最外層の前記屈折率よりも低く、前記第３の層の前記屈折率以上の屈折率を有する第２の樹脂であって、前記第２の被覆部の下流端部から下流側に向かって前記第２の内側部を覆う第２の樹脂をさらに備える、
請求項１に記載の光コンバイナ。
【請求項６】
レーザ光を生成する複数のレーザ光源と、
請求項１から５のいずれか一項に記載の光コンバイナと
を備え、
前記光コンバイナの前記複数の入力光ファイバの前記第１のコアは、前記複数のレーザ光源に光学的に結合される、
レーザ装置。
【請求項７】
励起光を生成する複数の励起光源と、
請求項１から５のいずれか一項に記載の光コンバイナと、
前記光コンバイナにより結合された前記複数の励起光源からの前記励起光を用いてレーザ光を増幅する増幅用光ファイバと
を備え、
前記光コンバイナの前記複数の入力光ファイバの前記第１のコアは、前記複数の励起光源に光学的に結合される、
レーザ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光コンバイナ及びレーザ装置に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
複数の光源からのレーザ光を結合して高パワーのレーザ光を得るために光コンバイナが広く用いられている。このような光コンバイナとして、入力側の複数の光ファイバを束ねて溶融延伸することで径を縮小し、この縮径した光ファイバの束を出力側の光ファイバに接続するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような光コンバイナにおいては、縮径された部分を光が伝搬する際に光の発散角（コアの光軸に対して光が広がる方向の角度）が大きくなるため、光コンバイナから出射される光の発散角が適切な範囲となるように光ファイバ束の縮径比（縮径後の光ファイバ束の外径又は外形に対する縮径前の光ファイバ束の外径又は外形の比）を調整する必要がある。
【０００３】
しかしながら、光ファイバ束の縮径比が高くなればなるほど、溶融延伸条件を安定させることが難しくなるとともに、それぞれの光ファイバのコア及びクラッドの径の寸法公差や複数の光ファイバを束ねた状態の寸法誤差などによるバラツキが大きくなることから、出力される光の発散角を理想的な値に近づけることが難しくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－０１０５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、出力される光の発散角を理想的な値に近づけることが容易な光コンバイナ及びそのような光コンバイナを備えたレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様１は、
光が伝搬する第１のコアをそれぞれ有する複数の入力光ファイバを含み、束ねられた上記複数の入力光ファイバの外形が下流に向かって小さくなるテーパ部を有する第１のブリッジファイバと、
上記第１のブリッジファイバの上記第１のコアを伝搬する上記光が入射する第２のコアを有する第２のブリッジファイバと、
上記第２のブリッジファイバの上記第２のコアを伝搬する上記光が入射する第３のコアを有する出力光ファイバと
を備え、
上記第２のブリッジファイバの上流側端部における上記第２のコアは、上記第１のブリッジファイバの下流側端部における上記複数の入力光ファイバの上記第１のコアの外接円の直径以上の直径を有し、
上記第２のブリッジファイバの上記第２のコアは、下流側に向かって直径が減少する縮径コア部を有し、
上記出力光ファイバの上記第３のコアは、上記出力光ファイバの上流側端部において、上記第２のブリッジファイバの下流側端部における上記第２のコアの直径以上の直径を有する、
光コンバイナである。
【０００７】
本発明の態様２は、
上記第１のブリッジファイバの上記テーパ部における上記複数の入力光ファイバの上記第１のコアのそれぞれの断面積は、上記テーパ部の上流側端部から下流側端部まで同一である、態様１に記載の光コンバイナ
である。
【０００８】
本発明の態様３は、
上記第２のブリッジファイバの上記縮径コア部の下流側端部における直径に対する上流側端部における直径の比は、上記第１のブリッジファイバの上記テーパ部の下流側端部における外形寸法に対する上流側端部における外形寸法の比よりも大きい、
態様１又は２に記載の光コンバイナ
である。
【０００９】
本発明の態様４は、
上記出力光ファイバは、
上記第３のコアを含む第１の内側部と、
上記第２のブリッジファイバとの接続部の下流側で上記第１の内側部の周囲を覆う第１の被覆部であって、上記第１の内側部の最外層の屈折率よりも低い屈折率を有する第１の層と、上記第１の層の上記屈折率よりも高い屈折率を有する第２の層とを含む第１の被覆部と
を含み、
上記光コンバイナは、上記出力光ファイバの上記第１の内側部の上記最外層の上記屈折率よりも低く、上記第１の層の上記屈折率以上の屈折率を有する第１の樹脂であって、上記第１の被覆部の上流端部から上流側に向かって上記第１の内側部を覆う第１の樹脂をさらに備える、
態様１から３のいずれかに記載の光コンバイナ
である。
【００１０】
本発明の態様５は、
上記第１のブリッジファイバの上記複数の入力光ファイバのそれぞれは、
上記第１のコアを含む第２の内側部と、
上記テーパ部の上流側で上記第２の内側部を覆う第２の被覆部であって、上記第２の内側部の最外層の屈折率よりも低い屈折率を有する第３の層と、上記第３の層の上記屈折率よりも高い屈折率を有する第４の層とを含む第２の被覆部と
を含み、
上記光コンバイナは、上記第１のブリッジファイバの上記第２の内側部の上記最外層の上記屈折率よりも低く、上記第３の層の上記屈折率以上の屈折率を有する第２の樹脂であって、上記第２の被覆部の下流端部から下流側に向かって上記第２の内側部を覆う第２の樹脂をさらに備える、
態様１から４のいずれかに記載の光コンバイナ
である。
（【００１１】以降は省略されています）

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