光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置組立方法
【課題】容易に調心することができるレーザ光照射装置を提供する。
【解決手段】レーザ光照射装置１は、光導波体１０、レーザ光源２０１〜２０Ｎ、レンズ２１１〜２１Ｎ、光ファイバアレイ３０およびレンズ４０を備える。光導波体１０は、入射端１１に入射された光を導波して該光を出射端１２から出射するものであって、入射端１１から出射端１２へ向かうＺ方向に延在するコア１３と、このコア１３を取り囲むクラッド１４とを備える。光導波体１０は、Ｚ方向に垂直な断面において、互いに直交するＸ方向およびＹ方向のうち、Ｘ方向よりＹ方向にコア１３の幅が広い。光導波体１０は、クラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられている。
【解決手段】レーザ光照射装置１は、光導波体１０、レーザ光源２０１〜２０Ｎ、レンズ２１１〜２１Ｎ、光ファイバアレイ３０およびレンズ４０を備える。光導波体１０は、入射端１１に入射された光を導波して該光を出射端１２から出射するものであって、入射端１１から出射端１２へ向かうＺ方向に延在するコア１３と、このコア１３を取り囲むクラッド１４とを備える。光導波体１０は、Ｚ方向に垂直な断面において、互いに直交するＸ方向およびＹ方向のうち、Ｘ方向よりＹ方向にコア１３の幅が広い。光導波体１０は、クラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波体、この光導波体を備えるレーザ光照射装置、および、このレーザ光照射装置を組み立てる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ビーム断面において一方向に長いレーサ光を対象物に照射することができるレーザ光照射装置が記載されている。この文献に記載されたレーザ光照射装置は、複数個のレーザ光源、複数本の光ファイバを含む光ファイバアレイ、および、入射端から出射端へ向かう所定方向に延在するコアを含む光導波体を備える。
【０００３】
光ファイバアレイに含まれる複数本の光ファイバそれぞれの第１端は複数個のレーザ光源のうちの何れかと光学的に接続され、複数本の光ファイバそれぞれの第２端は一次元配列されている。光ファイバアレイは、レーザ光源から光ファイバの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する。
【０００４】
光導波体は、入射端から出射端へ向かう所定方向に延在するコアと、このコアを取り囲むクラッドとを備え、前記所定方向に垂直な断面において互いに直交する第１方向および第２方向のうち第２方向より第１方向にコアの幅が広い。光導波体は、光ファイバアレイの各光ファイバの第２端から出射されたレーザ光が入射端に入射されると、その光を導波するとともに合成して出射端から長尺ビームとして出射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１５７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、光ファイバアレイと光導波体との調心方法は記載されておらず、したがって、レーザ光照射装置を組み立てる方法は記載されていない。しかし、レーザ光照射装置組立方法としては以下のような方法が考えられる。すなわち、光ファイバアレイの複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する。そして、その検出された光のパワーがピークとなる相対的配置関係で複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する。
【０００７】
しかし、このような調心方法は精密な調心が困難である場合があることを本発明者は見出した。すなわち、光ファイバのコア径と比べて光導波体のコアの第２方向の幅が充分に大きい場合には、光ファイバの第２端から出射された光を光導波体のコアに入射させることは容易である。しかし、光ファイバのコア径と比べて光導波体のコアの第２方向の幅が小さい場合（または同程度である場合）には、光ファイバの第２端から出射された光を光導波体のコアに入射させることは容易ではなく、光ファイバの第２端から出射された光の一部は光導波体のクラッドに入射してしまう。このような場合、光導波体の出射端から出射されてパワー検出される光は、光導波体の入射端においてコアに入射されて導波された光だけでなく、光導波体の入射端においてクラッドに入射されて第２端まで到達した光をも含む。このことから、上記のような調心方法は精密な調心が困難である。
【０００８】
本発明は、上記のような本発明者の知見および課題認識に基づいて為されたものであり、容易に調心することができるレーザ光照射装置、このようなレーザ光照射装置において好適に用いられる光導波体、および、このようなレーザ光照射装置を組み立てる方法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】
【０００９】
本発明の光導波体は、入射端に入射された光を導波して該光を出射端から出射する光導波体であって、入射端から出射端へ向かう所定方向に延在するコアと、このコアを取り囲むクラッドとを備え、所定方向に垂直な断面において互いに直交する第１方向および第２方向のうち第１方向より第２方向にコアの幅が広く、クラッドの外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光導波体は、所定方向に垂直な断面において、コアが矩形状であって、第１方向に平行なコアの辺より第２方向に平行なコアの辺が長いのが好適である。また、本発明の光導波体は、クラッドモード光除去部がクラッドの外周面に形成された粗面であるのが好適である。
【００１１】
本発明のレーザ光照射装置は、(1) 複数個のレーザ光源と、(2) 第１端および第２端を各々有する複数本の光ファイバを含み、複数本の光ファイバそれぞれの第１端が複数個のレーザ光源のうちの何れかと光学的に接続され、複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイと、(3) 複数本の光ファイバそれぞれの第２端から出射されたレーザ光が入射端に入射される上記の本発明の光導波体と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明のレーザ光照射装置は、光導波体のクラッドモード光除去部がクラッドの外周面に形成された粗面であり、クラッドの外周面に形成された粗面上の入射端付近に設けられ、粗面から外部へ散乱された光のパワーを検出する受光部を更に備えるのが好適である。
【００１３】
本発明のレーザ光照射装置組立方法は、(1) 複数本の光ファイバを含み、複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、上記の本発明の光導波体を用意する第１工程と、(2) 光ファイバアレイの複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する第２工程と、(3) 第２工程で検出された光のパワーがピークとなる相対的配置関係で複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
或いは、本発明のレーザ光照射装置組立方法は、(1) 複数本の光ファイバを含み、複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、上記の本発明の光導波体を用意する第１工程と、(2) 光ファイバアレイの複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに光導波体のクラッドの外周面から出射される光のパワーを検出する第２工程と、(3) 第２工程で検出された光のパワーがボトムとなる相対的配置関係で複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明のレーザ光照射装置組立方法は、第２工程において、複数本の光ファイバのうちの何れかの光ファイバの第１端に光を入射させたときに光導波体の入射端から該光ファイバの第１端に戻ってくる反射戻り光の波長特性を求め、この波長特性に基づいて複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端との間隔を調整するのが好適である。また、第２工程において、複数本の光ファイバのうちの何れか２本以上の光ファイバについて波長特性を求め、この波長特性に基づいて複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端との間隔を調整するのが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レーザ光照射装置を容易に調心して組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の光導波体１０の構成を示す図である。
【図２】本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示す図表である。
【図３】本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示すグラフである。
【図４】本実施形態のレーザ光照射装置１の構成を示す図である。
【図５】本実施形態のレーザ光照射装置１の光ファイバアレイ３０においてＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端を一次元配列する為の構成を示す図である。
【図６】本実施形態のレーザ光照射装置１により対象物９０に照射される光の強度分布を示す図である。
【図７】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第１の例を説明する図である。
【図８】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第１の例において光検出器６１により検出される光のパワー分布を示す図である。
【図９】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第２の例を説明する図である。
【図１０】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第２の例において光検出器６２により検出される光のパワー分布を示す図である。
【図１１】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第３の例を説明する図である。
【図１２】光ファイバ３１の第２端と光導波体１０の入射端１１とにより構成されるファブリペロー共振器の反射特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図中に説明の便宜の為にＸＹＺ直交座標系が示されている。
【００１９】
図１は、本実施形態の光導波体１０の構成を示す図である。同図（ａ）は横断面を示し、同図（ｂ）は縦断面を示す。本実施形態の光導波体１０は、入射端１１に入射された光を導波して該光を出射端１２から出射するものであって、入射端１１から出射端１２へ向かう所定方向（Ｚ方向）に延在するコア１３と、このコア１３を取り囲むクラッド１４とを備える。光導波体１０は石英ガラスからなる。コア１３の屈折率はクラッド１４の屈折率より高い。
【００２０】
光導波体１０は、所定方向（Ｚ方向）に垂直な断面において、互いに直交する第１方向（Ｘ方向）および第２方向（Ｙ方向）のうち、第１方向（Ｘ方向）より第２方向（Ｙ方向）にコア１３の幅が広い。また、所定方向（Ｚ方向）に垂直な断面において、コア１３が矩形状であって、第１方向（Ｘ方向）に平行なコア１３の辺より第２方向（Ｙ方向）に平行なコア１３の辺が長いのが好適である。
【００２１】
光導波体１０は、クラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられている。このクラッドモード光除去部１４ａは、クラッド１４の外周面に形成された粗面であるのが好適である。クラッドモード光除去部１４ａとしての粗面は、クラッド１４の外周面のエッチングや研磨紙による研磨により形成される。
【００２２】
図２は、本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示す図表である。また、図３は、本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示すグラフである。ここでは、光導波体のサイズをφ５.３ｍｍ×１００ｍｍ(Ｚ)とし、コアの横断面のサイズを０.０４ｍｍ(Ｘ)×４ｍｍ(Ｙ)とした。クラッドの外周面については、粗面化無しの場合、エッチングにより粗面化した場合、および、研磨紙による研磨により粗面化した場合、の３とおりとした。クラッドの外周面を粗面化するためのエッチングは、エッチング液としてフロステック社製の石英ガラス用エッチング材（型式：ＱＥ−ＦＧ１）の原液をそのまま使用し、温度２５℃で２時間に亘って行った。エッチング部分は、全長でも一部分でもよいが、ここでは全長１００ｍｍのうち中央の７０ｍｍをエッチングした。
【００２３】
光導波体の入射端において、コア中央位置、コア中央位置から＋Ｙ方向（右方向）に１.５ｍｍだけ離れた位置、コア中央位置から−Ｙ方向（左方向）に１.５ｍｍだけ離れた位置、および、これらの３つの位置それぞれから＋Ｘ方向に離れたクラッド中の位置それぞれに、コア径３０μｍでＮＡ０.１２の光ファイバを介して、波長４０５ｎｍの光を入射させた。光導波体の出射端のコアおよびクラッドの双方から出射される光のパワーを測定して、各々の場合について透過率を求めた。
【００２４】
図２および図３から判るように、粗面化無しの場合には、光導波体の入射端においてクラッドに入射した光の殆どは出射端においてクラッドから出射される。これに対して、クラッド外周面をエッチングにより粗面化してクラッドモード光除去部を形成した場合には、光導波体の入射端においてクラッドに入射した光のうち出射端においてクラッドから出射される光の割合は４８％以下である。クラッド外周面を研磨紙による研磨により粗面化してクラッドモード光除去部を形成した場合には、光導波体の入射端においてクラッドに入射した光のうち出射端においてクラッドから出射される光の割合は３５％以下である。
【００２５】
このように、クラッド部１４の外周面にクラッドモード光除去部１４ａが形成された本実施形態の光導波体１０では、出射端１２のコア１３およびクラッド１４の双方から出射される光のパワーをモニタする場合であっても、そのモニタ結果に基づいて入射端１１における光入射位置を高精度に検知することができ、したがって、光ファイバとの高精度の調心を容易に行うことができる。
【００２６】
図４は、本実施形態のレーザ光照射装置１の構成を示す図である。本実施形態のレーザ光照射装置１は、上述の本実施形態の光導波体１０を備える他、レーザ光源２０１〜２０Ｎ、レンズ２１１〜２１Ｎ、光ファイバアレイ３０およびレンズ４０を備える。また、同図には、調心の際に用いられるステージ５０も示されている。ここで、Ｎは２以上の整数であり、後に登場するｎは１以上Ｎ以下の整数である。
【００２７】
各レーザ光源２０ｎは、可視域または近赤外域の波長のレーザ光を出力する光源であって、好適にはレーザダイオードを含む。各レンズ２１ｎは、レーザ光源２０ｎと光ファイバ３１ｎとの間に設けられ、レーザ光源２０ｎから出力されるレーザ光を光ファイバ３１ｎの第１端においてコアに結合させる。
【００２８】
光ファイバアレイ３０は、第１端および第２端を各々有するＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎを含む。各光ファイバ３１ｎの第１端は、レンズ２１ｎを介してレーザ光源２０ｎと光学的に接続されている。Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端は一次元配列されている。光ファイバアレイ３０は、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する。
【００２９】
光ファイバアレイ３０においてＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端を一次元配列する為に、図５にも示されるように固定部材３２，３３が設けられている。固定部材３２は、共通平面上に互いに平行なＮ本のＶ溝が一定ピッチで形成されたガラス基板であり、各Ｖ溝に光ファイバ３１ｎを収納する。そして、平板上の固定部材３３は、固定部材３２の各Ｖ溝に収納した光ファイバ３１ｎを固定する。
【００３０】
光導波体１０は、光ファイバアレイ３０のＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端から出射されたレーザ光を入射端１１に入射して、その入射した光を導波して出射端１２から出射する。
【００３１】
レンズ４０は、光導波体１０の出射端１２における光のビームプロファイルを対象物９０に結像する。光ファイバアレイ３０の各光ファイバ３１ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１との調心が為されていれば、対象物９０に照射される光のパターンは、図６に示されるように一方向に長いライン状となる。
【００３２】
本実施形態の光導波体１０は、クラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられているので、入射端１１において光がクラッド１４に入射したとしても、そのクラッドモード光の多くをクラッドモード光除去部１４ａにより外部へ出射することができ、出射端１２から外部へ出射するクラッドモード光が僅かとなる。
【００３３】
調心の際に用いられるステージ５０は、光ファイバアレイ３０の一次元配列されたＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端側を、光導波体１０に対して相対的に、Ｘ方向，Ｙ方向およびＺ方向それぞれに平行移動させることができ、また、Ｚ軸を中心とするθＺ回転方向に回転移動させることができ、これにより、光ファイバアレイ３０の各光ファイバ３１ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１との調心を行うことができる。以下では、レーザ光照射装置１の調心方向すなわち組立方法について説明する。
【００３４】
図７は、本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第１の例を説明する図である。第１の例では、先ず第１工程で光ファイバアレイ３０および光導波体１０を用意し、続く第２工程で、光ファイバアレイ３０のＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに光学的に結合して、ステージ５０により両者間の相対的配置関係を変更しつつ、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎの第１端に光を入射させたときに光導波体１０の出射端１２から出射される光のパワーを光検出器６１により検出する。そして、続く第３工程で、第２工程で検出された光のパワーが図８に示されるようにピークとなる相対的配置関係でＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに固定する。なお、この第１の例では、光導波体１０の出射端１１から出射された光の全てを光検出器６１により受光してもよいし、光導波体１０の出射端１１から出射された光の一部をビームスプリッタで分岐して光検出器６１により受光してもよい。
【００３５】
図９は、本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第２の例を説明する図である。第２の例では、先ず第１工程で光ファイバアレイ３０および光導波体１０を用意し、続く第２工程で、光ファイバアレイ３０のＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに光学的に結合して、ステージ５０により両者間の相対的配置関係を変更しつつ、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎの第１端に光を入射させたときに光導波体１０のクラッド１４の外周面から出射される光のパワーを光検出器６２により検出する。そして、続く第３工程で、第２工程で検出された光のパワーが図１０に示されるようにボトムとなる相対的配置関係でＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに固定する。なお、この第２の例では、光導波体１０の出射側１２に行くにしたがい、クラッド１４から外部に抜ける散乱光が弱まっていくので、高感度検出のために光検出器６２は入射端１１付近に設けられるのが好ましい。また、光検出器６２を光導波体１０に取り付けてしまい、ステージ５０を自動ステージにすれば、自動アクティブ調芯が可能となる。
【００３６】
図１１は、本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第３の例を説明する図である。第３の例では、上述した第１の例または第２の例の第２工程において、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎのうちの何れかの光ファイバの第１端に光を入射させたときに光導波体１０の入射端１１から該光ファイバの第１端に戻ってくる反射戻り光の波長特性を求め、この波長特性に基づいてＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１との間隔を調整する。
【００３７】
例えば、第３の例では、同図に示されるように、広帯域光源７１，３ｄＢカプラ７２およびスペクトラムアナライザ７３が用いられる。広帯域光源７１から出力された波長範囲１.２〜１.７μｍの広帯域光は、３ｄＢカプラ７２を経て光ファイバ３１に導入される。また、光導波体１０の入射端１１からの反射戻り光は、３ｄＢカプラ７２を経てスペクトラムアナライザ７３により受光される。
【００３８】
ここで、光ファイバ３１および光導波体１０それぞれの屈折率をｎ１とし、光ファイバ３１の第２端と光導波体１０の入射端１１との間の空間の屈折率をｎとし、光ファイバ３１の第２端と光導波体１０の入射端１１との間の距離をＳとする。光ファイバからの出射光のパワーをＰｉとし、光ファイバへの反射戻り光のパワーをＰｒとする。このとき、光ファイバ３１の第２端と光導波体１０の入射端１１とにより構成されるファブリペロー共振器の反射特性は、波長λに対して以下の式で表され、図１２に示されるように波長λの変化に対して増減を繰り返す。同図は、端面間隔Ｓが５０μｍである場合の計算結果を示す。
【００３９】
【数１】
【００４０】
ところで、光ファイバアレイ３０の第２端と光導波体１０の入射端１１との間の間隔が近いほど、両者間の光結合効率が高く、軸ずれに対して強い。しかし、間隔が狭い状態で異物などを巻き込みビームを発振させると、光ファイバアレイ３０や光導波体１０の端面が損傷するリスクが高くなる。そこで、光結合効率が大きく低下しない範囲において端面間隔をあけることが望ましい。第３の例では、高精度に間隔を測定することが可能である。すなわち、反射戻り光の波長特性から端面間隔を求めることができる。
【００４１】
また、第３の例において、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎのうち何れか２本以上の光ファイバについて反射戻り光の波長特性を測定して端面間隔を求めれば、一次元配列されたＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１とが互いに平行になるように調心することができる。このとき、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎのうち両端の光ファイバ３１１，３１Ｎについて反射戻り光の波長特性を測定して端面間隔を求めれば、両者の平行出しの精度が向上するので好ましく、また、その結果として、チャンネル間で端面距離が変わって結合効率に差が出るということが回避できる。
【００４２】
以上のとおり、本実施形態では、光導波体１０のクラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられていることにより、レーザ光照射装置１を容易に調心して組み立てることができる。
【００４３】
なお、本実施形態の如く光導波体１０のクラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａを設けることは、単に光ファイバのクラッドの外周面を粗面化する技術からは容易には想到し得ない。このことについて以下に説明する。
【００４４】
光ファイバの調心を行う際にアクティブアラインメントが行われる。このとき、或る第１光ファイバからの出射光は他の第２光ファイバに結合して強度検出されるので、第１光ファイバにおけるクラッドモード光は被覆部分で除去される。しかし、複数本の光ファイバが１次元配列された光ファイバアレイと結合され長尺コアを有する光導波体は、コア幅が大きいので、他の光ファイバに結合することができず、したがって、出射端からの出射光を直接に光検出器に結合させるしかない。本発明者は、このようなレーザ光照射装置の課題を見出して、光導波体のクラッドの外周面にクラッドモード光除去部を設ける本発明を想到した。
【００４５】
また、従来では、光導波体のクラッドの外周面にクラッドモード光除去部を設ける必要性が小さく、本発明が解決しようとする課題が生じなかった。何故なら、従来、クラッドモード光が光導波体を伝搬して出射端から出射されても、その出射端の後段に設けられる集光光学系によりコア光を絞り込んでいるうちに、そのクラッドモード光が放射されるので、レーザ加工精度などの問題を生じなかった。また、レーザ光照射装置に用いられる光導波体は、光ファイバと異なり、全長が短いので、曲げ耐性を持たせる等の要請が無く、クラッド外周に樹脂被覆が形成されることはなかった。それ故、高パワー密度光であっても、クラッドモード光のしみ出しにより被覆が焼けるといった問題点（高パワー密度光を伝送する光ファイバにおける問題点）は発生しなかった。したがって、敢えてクラッド外周に粗面を形成するという動機付けがなかった。
【００４６】
以上のように、本実施形態の如く光導波体１０のクラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａを設けることは、単に光ファイバのクラッドの外周面を粗面化する技術からは容易には想到し得ず、また、従来のレーザ光照射装置の構成からも容易には想到し得ない。
【符号の説明】
【００４７】
１…レーザ光照射装置、１０…光導波体、１１…入射端、１２…出射端、１３…コア、１４…クラッド、２０１〜２０Ｎ…レーザ光源、２１１〜２１Ｎ…レンズ、３０…光ファイバアレイ、３１１〜３１Ｎ…光ファイバ、３２，３３…固定部材、４０…レンズ、５０…ステージ、６１，６２…光検出器、７１…広帯域光源、７２…３ｄＢカプラ、７３…スペクトラムアナライザ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波体、この光導波体を備えるレーザ光照射装置、および、このレーザ光照射装置を組み立てる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ビーム断面において一方向に長いレーサ光を対象物に照射することができるレーザ光照射装置が記載されている。この文献に記載されたレーザ光照射装置は、複数個のレーザ光源、複数本の光ファイバを含む光ファイバアレイ、および、入射端から出射端へ向かう所定方向に延在するコアを含む光導波体を備える。
【０００３】
光ファイバアレイに含まれる複数本の光ファイバそれぞれの第１端は複数個のレーザ光源のうちの何れかと光学的に接続され、複数本の光ファイバそれぞれの第２端は一次元配列されている。光ファイバアレイは、レーザ光源から光ファイバの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する。
【０００４】
光導波体は、入射端から出射端へ向かう所定方向に延在するコアと、このコアを取り囲むクラッドとを備え、前記所定方向に垂直な断面において互いに直交する第１方向および第２方向のうち第２方向より第１方向にコアの幅が広い。光導波体は、光ファイバアレイの各光ファイバの第２端から出射されたレーザ光が入射端に入射されると、その光を導波するとともに合成して出射端から長尺ビームとして出射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１５７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、光ファイバアレイと光導波体との調心方法は記載されておらず、したがって、レーザ光照射装置を組み立てる方法は記載されていない。しかし、レーザ光照射装置組立方法としては以下のような方法が考えられる。すなわち、光ファイバアレイの複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する。そして、その検出された光のパワーがピークとなる相対的配置関係で複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する。
【０００７】
しかし、このような調心方法は精密な調心が困難である場合があることを本発明者は見出した。すなわち、光ファイバのコア径と比べて光導波体のコアの第２方向の幅が充分に大きい場合には、光ファイバの第２端から出射された光を光導波体のコアに入射させることは容易である。しかし、光ファイバのコア径と比べて光導波体のコアの第２方向の幅が小さい場合（または同程度である場合）には、光ファイバの第２端から出射された光を光導波体のコアに入射させることは容易ではなく、光ファイバの第２端から出射された光の一部は光導波体のクラッドに入射してしまう。このような場合、光導波体の出射端から出射されてパワー検出される光は、光導波体の入射端においてコアに入射されて導波された光だけでなく、光導波体の入射端においてクラッドに入射されて第２端まで到達した光をも含む。このことから、上記のような調心方法は精密な調心が困難である。
【０００８】
本発明は、上記のような本発明者の知見および課題認識に基づいて為されたものであり、容易に調心することができるレーザ光照射装置、このようなレーザ光照射装置において好適に用いられる光導波体、および、このようなレーザ光照射装置を組み立てる方法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】
【０００９】
本発明の光導波体は、入射端に入射された光を導波して該光を出射端から出射する光導波体であって、入射端から出射端へ向かう所定方向に延在するコアと、このコアを取り囲むクラッドとを備え、所定方向に垂直な断面において互いに直交する第１方向および第２方向のうち第１方向より第２方向にコアの幅が広く、クラッドの外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光導波体は、所定方向に垂直な断面において、コアが矩形状であって、第１方向に平行なコアの辺より第２方向に平行なコアの辺が長いのが好適である。また、本発明の光導波体は、クラッドモード光除去部がクラッドの外周面に形成された粗面であるのが好適である。
【００１１】
本発明のレーザ光照射装置は、(1) 複数個のレーザ光源と、(2) 第１端および第２端を各々有する複数本の光ファイバを含み、複数本の光ファイバそれぞれの第１端が複数個のレーザ光源のうちの何れかと光学的に接続され、複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイと、(3) 複数本の光ファイバそれぞれの第２端から出射されたレーザ光が入射端に入射される上記の本発明の光導波体と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明のレーザ光照射装置は、光導波体のクラッドモード光除去部がクラッドの外周面に形成された粗面であり、クラッドの外周面に形成された粗面上の入射端付近に設けられ、粗面から外部へ散乱された光のパワーを検出する受光部を更に備えるのが好適である。
【００１３】
本発明のレーザ光照射装置組立方法は、(1) 複数本の光ファイバを含み、複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、上記の本発明の光導波体を用意する第１工程と、(2) 光ファイバアレイの複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する第２工程と、(3) 第２工程で検出された光のパワーがピークとなる相対的配置関係で複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
或いは、本発明のレーザ光照射装置組立方法は、(1) 複数本の光ファイバを含み、複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、上記の本発明の光導波体を用意する第１工程と、(2) 光ファイバアレイの複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに光導波体のクラッドの外周面から出射される光のパワーを検出する第２工程と、(3) 第２工程で検出された光のパワーがボトムとなる相対的配置関係で複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明のレーザ光照射装置組立方法は、第２工程において、複数本の光ファイバのうちの何れかの光ファイバの第１端に光を入射させたときに光導波体の入射端から該光ファイバの第１端に戻ってくる反射戻り光の波長特性を求め、この波長特性に基づいて複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端との間隔を調整するのが好適である。また、第２工程において、複数本の光ファイバのうちの何れか２本以上の光ファイバについて波長特性を求め、この波長特性に基づいて複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端との間隔を調整するのが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レーザ光照射装置を容易に調心して組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の光導波体１０の構成を示す図である。
【図２】本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示す図表である。
【図３】本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示すグラフである。
【図４】本実施形態のレーザ光照射装置１の構成を示す図である。
【図５】本実施形態のレーザ光照射装置１の光ファイバアレイ３０においてＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端を一次元配列する為の構成を示す図である。
【図６】本実施形態のレーザ光照射装置１により対象物９０に照射される光の強度分布を示す図である。
【図７】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第１の例を説明する図である。
【図８】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第１の例において光検出器６１により検出される光のパワー分布を示す図である。
【図９】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第２の例を説明する図である。
【図１０】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第２の例において光検出器６２により検出される光のパワー分布を示す図である。
【図１１】本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第３の例を説明する図である。
【図１２】光ファイバ３１の第２端と光導波体１０の入射端１１とにより構成されるファブリペロー共振器の反射特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図中に説明の便宜の為にＸＹＺ直交座標系が示されている。
【００１９】
図１は、本実施形態の光導波体１０の構成を示す図である。同図（ａ）は横断面を示し、同図（ｂ）は縦断面を示す。本実施形態の光導波体１０は、入射端１１に入射された光を導波して該光を出射端１２から出射するものであって、入射端１１から出射端１２へ向かう所定方向（Ｚ方向）に延在するコア１３と、このコア１３を取り囲むクラッド１４とを備える。光導波体１０は石英ガラスからなる。コア１３の屈折率はクラッド１４の屈折率より高い。
【００２０】
光導波体１０は、所定方向（Ｚ方向）に垂直な断面において、互いに直交する第１方向（Ｘ方向）および第２方向（Ｙ方向）のうち、第１方向（Ｘ方向）より第２方向（Ｙ方向）にコア１３の幅が広い。また、所定方向（Ｚ方向）に垂直な断面において、コア１３が矩形状であって、第１方向（Ｘ方向）に平行なコア１３の辺より第２方向（Ｙ方向）に平行なコア１３の辺が長いのが好適である。
【００２１】
光導波体１０は、クラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられている。このクラッドモード光除去部１４ａは、クラッド１４の外周面に形成された粗面であるのが好適である。クラッドモード光除去部１４ａとしての粗面は、クラッド１４の外周面のエッチングや研磨紙による研磨により形成される。
【００２２】
図２は、本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示す図表である。また、図３は、本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示すグラフである。ここでは、光導波体のサイズをφ５.３ｍｍ×１００ｍｍ(Ｚ)とし、コアの横断面のサイズを０.０４ｍｍ(Ｘ)×４ｍｍ(Ｙ)とした。クラッドの外周面については、粗面化無しの場合、エッチングにより粗面化した場合、および、研磨紙による研磨により粗面化した場合、の３とおりとした。クラッドの外周面を粗面化するためのエッチングは、エッチング液としてフロステック社製の石英ガラス用エッチング材（型式：ＱＥ−ＦＧ１）の原液をそのまま使用し、温度２５℃で２時間に亘って行った。エッチング部分は、全長でも一部分でもよいが、ここでは全長１００ｍｍのうち中央の７０ｍｍをエッチングした。
【００２３】
光導波体の入射端において、コア中央位置、コア中央位置から＋Ｙ方向（右方向）に１.５ｍｍだけ離れた位置、コア中央位置から−Ｙ方向（左方向）に１.５ｍｍだけ離れた位置、および、これらの３つの位置それぞれから＋Ｘ方向に離れたクラッド中の位置それぞれに、コア径３０μｍでＮＡ０.１２の光ファイバを介して、波長４０５ｎｍの光を入射させた。光導波体の出射端のコアおよびクラッドの双方から出射される光のパワーを測定して、各々の場合について透過率を求めた。
【００２４】
図２および図３から判るように、粗面化無しの場合には、光導波体の入射端においてクラッドに入射した光の殆どは出射端においてクラッドから出射される。これに対して、クラッド外周面をエッチングにより粗面化してクラッドモード光除去部を形成した場合には、光導波体の入射端においてクラッドに入射した光のうち出射端においてクラッドから出射される光の割合は４８％以下である。クラッド外周面を研磨紙による研磨により粗面化してクラッドモード光除去部を形成した場合には、光導波体の入射端においてクラッドに入射した光のうち出射端においてクラッドから出射される光の割合は３５％以下である。
【００２５】
このように、クラッド部１４の外周面にクラッドモード光除去部１４ａが形成された本実施形態の光導波体１０では、出射端１２のコア１３およびクラッド１４の双方から出射される光のパワーをモニタする場合であっても、そのモニタ結果に基づいて入射端１１における光入射位置を高精度に検知することができ、したがって、光ファイバとの高精度の調心を容易に行うことができる。
【００２６】
図４は、本実施形態のレーザ光照射装置１の構成を示す図である。本実施形態のレーザ光照射装置１は、上述の本実施形態の光導波体１０を備える他、レーザ光源２０１〜２０Ｎ、レンズ２１１〜２１Ｎ、光ファイバアレイ３０およびレンズ４０を備える。また、同図には、調心の際に用いられるステージ５０も示されている。ここで、Ｎは２以上の整数であり、後に登場するｎは１以上Ｎ以下の整数である。
【００２７】
各レーザ光源２０ｎは、可視域または近赤外域の波長のレーザ光を出力する光源であって、好適にはレーザダイオードを含む。各レンズ２１ｎは、レーザ光源２０ｎと光ファイバ３１ｎとの間に設けられ、レーザ光源２０ｎから出力されるレーザ光を光ファイバ３１ｎの第１端においてコアに結合させる。
【００２８】
光ファイバアレイ３０は、第１端および第２端を各々有するＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎを含む。各光ファイバ３１ｎの第１端は、レンズ２１ｎを介してレーザ光源２０ｎと光学的に接続されている。Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端は一次元配列されている。光ファイバアレイ３０は、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する。
【００２９】
光ファイバアレイ３０においてＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端を一次元配列する為に、図５にも示されるように固定部材３２，３３が設けられている。固定部材３２は、共通平面上に互いに平行なＮ本のＶ溝が一定ピッチで形成されたガラス基板であり、各Ｖ溝に光ファイバ３１ｎを収納する。そして、平板上の固定部材３３は、固定部材３２の各Ｖ溝に収納した光ファイバ３１ｎを固定する。
【００３０】
光導波体１０は、光ファイバアレイ３０のＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端から出射されたレーザ光を入射端１１に入射して、その入射した光を導波して出射端１２から出射する。
【００３１】
レンズ４０は、光導波体１０の出射端１２における光のビームプロファイルを対象物９０に結像する。光ファイバアレイ３０の各光ファイバ３１ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１との調心が為されていれば、対象物９０に照射される光のパターンは、図６に示されるように一方向に長いライン状となる。
【００３２】
本実施形態の光導波体１０は、クラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられているので、入射端１１において光がクラッド１４に入射したとしても、そのクラッドモード光の多くをクラッドモード光除去部１４ａにより外部へ出射することができ、出射端１２から外部へ出射するクラッドモード光が僅かとなる。
【００３３】
調心の際に用いられるステージ５０は、光ファイバアレイ３０の一次元配列されたＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端側を、光導波体１０に対して相対的に、Ｘ方向，Ｙ方向およびＺ方向それぞれに平行移動させることができ、また、Ｚ軸を中心とするθＺ回転方向に回転移動させることができ、これにより、光ファイバアレイ３０の各光ファイバ３１ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１との調心を行うことができる。以下では、レーザ光照射装置１の調心方向すなわち組立方法について説明する。
【００３４】
図７は、本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第１の例を説明する図である。第１の例では、先ず第１工程で光ファイバアレイ３０および光導波体１０を用意し、続く第２工程で、光ファイバアレイ３０のＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに光学的に結合して、ステージ５０により両者間の相対的配置関係を変更しつつ、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎの第１端に光を入射させたときに光導波体１０の出射端１２から出射される光のパワーを光検出器６１により検出する。そして、続く第３工程で、第２工程で検出された光のパワーが図８に示されるようにピークとなる相対的配置関係でＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに固定する。なお、この第１の例では、光導波体１０の出射端１１から出射された光の全てを光検出器６１により受光してもよいし、光導波体１０の出射端１１から出射された光の一部をビームスプリッタで分岐して光検出器６１により受光してもよい。
【００３５】
図９は、本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第２の例を説明する図である。第２の例では、先ず第１工程で光ファイバアレイ３０および光導波体１０を用意し、続く第２工程で、光ファイバアレイ３０のＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに光学的に結合して、ステージ５０により両者間の相対的配置関係を変更しつつ、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎの第１端に光を入射させたときに光導波体１０のクラッド１４の外周面から出射される光のパワーを光検出器６２により検出する。そして、続く第３工程で、第２工程で検出された光のパワーが図１０に示されるようにボトムとなる相対的配置関係でＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに固定する。なお、この第２の例では、光導波体１０の出射側１２に行くにしたがい、クラッド１４から外部に抜ける散乱光が弱まっていくので、高感度検出のために光検出器６２は入射端１１付近に設けられるのが好ましい。また、光検出器６２を光導波体１０に取り付けてしまい、ステージ５０を自動ステージにすれば、自動アクティブ調芯が可能となる。
【００３６】
図１１は、本実施形態のレーザ光照射装置組立方法の第３の例を説明する図である。第３の例では、上述した第１の例または第２の例の第２工程において、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎのうちの何れかの光ファイバの第１端に光を入射させたときに光導波体１０の入射端１１から該光ファイバの第１端に戻ってくる反射戻り光の波長特性を求め、この波長特性に基づいてＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１との間隔を調整する。
【００３７】
例えば、第３の例では、同図に示されるように、広帯域光源７１，３ｄＢカプラ７２およびスペクトラムアナライザ７３が用いられる。広帯域光源７１から出力された波長範囲１.２〜１.７μｍの広帯域光は、３ｄＢカプラ７２を経て光ファイバ３１に導入される。また、光導波体１０の入射端１１からの反射戻り光は、３ｄＢカプラ７２を経てスペクトラムアナライザ７３により受光される。
【００３８】
ここで、光ファイバ３１および光導波体１０それぞれの屈折率をｎ１とし、光ファイバ３１の第２端と光導波体１０の入射端１１との間の空間の屈折率をｎとし、光ファイバ３１の第２端と光導波体１０の入射端１１との間の距離をＳとする。光ファイバからの出射光のパワーをＰｉとし、光ファイバへの反射戻り光のパワーをＰｒとする。このとき、光ファイバ３１の第２端と光導波体１０の入射端１１とにより構成されるファブリペロー共振器の反射特性は、波長λに対して以下の式で表され、図１２に示されるように波長λの変化に対して増減を繰り返す。同図は、端面間隔Ｓが５０μｍである場合の計算結果を示す。
【００３９】
【数１】
【００４０】
ところで、光ファイバアレイ３０の第２端と光導波体１０の入射端１１との間の間隔が近いほど、両者間の光結合効率が高く、軸ずれに対して強い。しかし、間隔が狭い状態で異物などを巻き込みビームを発振させると、光ファイバアレイ３０や光導波体１０の端面が損傷するリスクが高くなる。そこで、光結合効率が大きく低下しない範囲において端面間隔をあけることが望ましい。第３の例では、高精度に間隔を測定することが可能である。すなわち、反射戻り光の波長特性から端面間隔を求めることができる。
【００４１】
また、第３の例において、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎのうち何れか２本以上の光ファイバについて反射戻り光の波長特性を測定して端面間隔を求めれば、一次元配列されたＮ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１とが互いに平行になるように調心することができる。このとき、Ｎ本の光ファイバ３１１〜３１Ｎのうち両端の光ファイバ３１１，３１Ｎについて反射戻り光の波長特性を測定して端面間隔を求めれば、両者の平行出しの精度が向上するので好ましく、また、その結果として、チャンネル間で端面距離が変わって結合効率に差が出るということが回避できる。
【００４２】
以上のとおり、本実施形態では、光導波体１０のクラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられていることにより、レーザ光照射装置１を容易に調心して組み立てることができる。
【００４３】
なお、本実施形態の如く光導波体１０のクラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａを設けることは、単に光ファイバのクラッドの外周面を粗面化する技術からは容易には想到し得ない。このことについて以下に説明する。
【００４４】
光ファイバの調心を行う際にアクティブアラインメントが行われる。このとき、或る第１光ファイバからの出射光は他の第２光ファイバに結合して強度検出されるので、第１光ファイバにおけるクラッドモード光は被覆部分で除去される。しかし、複数本の光ファイバが１次元配列された光ファイバアレイと結合され長尺コアを有する光導波体は、コア幅が大きいので、他の光ファイバに結合することができず、したがって、出射端からの出射光を直接に光検出器に結合させるしかない。本発明者は、このようなレーザ光照射装置の課題を見出して、光導波体のクラッドの外周面にクラッドモード光除去部を設ける本発明を想到した。
【００４５】
また、従来では、光導波体のクラッドの外周面にクラッドモード光除去部を設ける必要性が小さく、本発明が解決しようとする課題が生じなかった。何故なら、従来、クラッドモード光が光導波体を伝搬して出射端から出射されても、その出射端の後段に設けられる集光光学系によりコア光を絞り込んでいるうちに、そのクラッドモード光が放射されるので、レーザ加工精度などの問題を生じなかった。また、レーザ光照射装置に用いられる光導波体は、光ファイバと異なり、全長が短いので、曲げ耐性を持たせる等の要請が無く、クラッド外周に樹脂被覆が形成されることはなかった。それ故、高パワー密度光であっても、クラッドモード光のしみ出しにより被覆が焼けるといった問題点（高パワー密度光を伝送する光ファイバにおける問題点）は発生しなかった。したがって、敢えてクラッド外周に粗面を形成するという動機付けがなかった。
【００４６】
以上のように、本実施形態の如く光導波体１０のクラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａを設けることは、単に光ファイバのクラッドの外周面を粗面化する技術からは容易には想到し得ず、また、従来のレーザ光照射装置の構成からも容易には想到し得ない。
【符号の説明】
【００４７】
１…レーザ光照射装置、１０…光導波体、１１…入射端、１２…出射端、１３…コア、１４…クラッド、２０１〜２０Ｎ…レーザ光源、２１１〜２１Ｎ…レンズ、３０…光ファイバアレイ、３１１〜３１Ｎ…光ファイバ、３２，３３…固定部材、４０…レンズ、５０…ステージ、６１，６２…光検出器、７１…広帯域光源、７２…３ｄＢカプラ、７３…スペクトラムアナライザ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射端に入射された光を導波して該光を出射端から出射する光導波体であって、
前記入射端から前記出射端へ向かう所定方向に延在するコアと、このコアを取り囲むクラッドとを備え、
前記所定方向に垂直な断面において互いに直交する第１方向および第２方向のうち前記第１方向より前記第２方向に前記コアの幅が広く、
前記クラッドの外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部が設けられている、
ことを特徴とする光導波体。
【請求項２】
前記所定方向に垂直な断面において、前記コアが矩形状であって、前記第１方向に平行な前記コアの辺より前記第２方向に平行な前記コアの辺が長い、
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波体。
【請求項３】
前記クラッドモード光除去部が前記クラッドの外周面に形成された粗面である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波体。
【請求項４】
複数個のレーザ光源と、
第１端および第２端を各々有する複数本の光ファイバを含み、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端が前記複数個のレーザ光源のうちの何れかと光学的に接続され、前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイと、
前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端から出射されたレーザ光が入射端に入射される請求項１〜３の何れか１項に記載の光導波体と、
を備えることを特徴とするレーザ光照射装置。
【請求項５】
前記光導波体の前記クラッドモード光除去部が前記クラッドの外周面に形成された粗面であり、
前記クラッドの外周面に形成された粗面上の前記入射端付近に設けられ、前記粗面から外部へ散乱された光のパワーを検出する受光部を更に備える、
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ光照射装置。
【請求項６】
複数本の光ファイバを含み、前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、請求項１〜３の何れか１項に記載の光導波体を用意する第１工程と、
前記光ファイバアレイの前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに前記光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する第２工程と、
前記第２工程で検出された光のパワーがピークとなる相対的配置関係で前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、
を備えることを特徴とするレーザ光照射装置組立方法。
【請求項７】
複数本の光ファイバを含み、前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、請求項１〜３の何れか１項に記載の光導波体を用意する第１工程と、
前記光ファイバアレイの前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに前記光導波体のクラッドの外周面から出射される光のパワーを検出する第２工程と、
前記第２工程で検出された光のパワーがボトムとなる相対的配置関係で前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、
を備えることを特徴とするレーザ光照射装置組立方法。
【請求項８】
前記第２工程において、前記複数本の光ファイバのうちの何れかの光ファイバの第１端に光を入射させたときに前記光導波体の入射端から該光ファイバの第１端に戻ってくる反射戻り光の波長特性を求め、この波長特性に基づいて前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端との間隔を調整する、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のレーザ光照射装置組立方法。
【請求項９】
前記第２工程において、前記複数本の光ファイバのうちの何れか２本以上の光ファイバについて前記波長特性を求め、この波長特性に基づいて前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端との間隔を調整する、
ことを特徴とする請求項８に記載のレーザ光照射装置組立方法。
【請求項１】
入射端に入射された光を導波して該光を出射端から出射する光導波体であって、
前記入射端から前記出射端へ向かう所定方向に延在するコアと、このコアを取り囲むクラッドとを備え、
前記所定方向に垂直な断面において互いに直交する第１方向および第２方向のうち前記第１方向より前記第２方向に前記コアの幅が広く、
前記クラッドの外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部が設けられている、
ことを特徴とする光導波体。
【請求項２】
前記所定方向に垂直な断面において、前記コアが矩形状であって、前記第１方向に平行な前記コアの辺より前記第２方向に平行な前記コアの辺が長い、
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波体。
【請求項３】
前記クラッドモード光除去部が前記クラッドの外周面に形成された粗面である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波体。
【請求項４】
複数個のレーザ光源と、
第１端および第２端を各々有する複数本の光ファイバを含み、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端が前記複数個のレーザ光源のうちの何れかと光学的に接続され、前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイと、
前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端から出射されたレーザ光が入射端に入射される請求項１〜３の何れか１項に記載の光導波体と、
を備えることを特徴とするレーザ光照射装置。
【請求項５】
前記光導波体の前記クラッドモード光除去部が前記クラッドの外周面に形成された粗面であり、
前記クラッドの外周面に形成された粗面上の前記入射端付近に設けられ、前記粗面から外部へ散乱された光のパワーを検出する受光部を更に備える、
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ光照射装置。
【請求項６】
複数本の光ファイバを含み、前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、請求項１〜３の何れか１項に記載の光導波体を用意する第１工程と、
前記光ファイバアレイの前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに前記光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する第２工程と、
前記第２工程で検出された光のパワーがピークとなる相対的配置関係で前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、
を備えることを特徴とするレーザ光照射装置組立方法。
【請求項７】
複数本の光ファイバを含み、前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、請求項１〜３の何れか１項に記載の光導波体を用意する第１工程と、
前記光ファイバアレイの前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに前記光導波体のクラッドの外周面から出射される光のパワーを検出する第２工程と、
前記第２工程で検出された光のパワーがボトムとなる相対的配置関係で前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、
を備えることを特徴とするレーザ光照射装置組立方法。
【請求項８】
前記第２工程において、前記複数本の光ファイバのうちの何れかの光ファイバの第１端に光を入射させたときに前記光導波体の入射端から該光ファイバの第１端に戻ってくる反射戻り光の波長特性を求め、この波長特性に基づいて前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端との間隔を調整する、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のレーザ光照射装置組立方法。
【請求項９】
前記第２工程において、前記複数本の光ファイバのうちの何れか２本以上の光ファイバについて前記波長特性を求め、この波長特性に基づいて前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端との間隔を調整する、
ことを特徴とする請求項８に記載のレーザ光照射装置組立方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１８１３４３（Ｐ２０１２−１８１３４３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３９８８（Ｐ２０１１−４３９８８）
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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