(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバを固定する樹脂の劣化を抑制することができる光デバイスを提供する。【解決手段】光コンバイナ２０は、入力側光ファイバ１２と、出力側光ファイバ３２と、入力側光ファイバのコアと出力側光ファイバのコアとが接続されるフファイバ接続部５３と、光ファイバ１２を支持するファイバ支持部５４と、光ファイバ１２をファイバ支持部に固定する固定樹脂８１とを備える。入力側光ファイバは、テーパ開始部６４と、テーパ開始部６４からファイバ接続部に向かって縮径されたテーパ本体６７とを含むテーパ部６６を有する。固定樹脂は、出力側光ファイバのコアの外側で露出するコア露出領域を規定する内側輪郭線上の点からテーパ本体にぶつかることなくテーパ開始部の外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、出力側光ファイバの外周輪郭線上の点を通過する線を延長した基準線よりも出力側光ファイバの光軸９０に近い側に位置する。【選択図】図３
2020060747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の第１の光ファイバと、
第２の光ファイバと、
前記第１の光ファイバのコアと前記第２の光ファイバのコアとが接続されるファイバ接続部と、
前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバを支持するファイバ支持部と、
前記第１の光ファイバを前記ファイバ支持部に固定する固定樹脂と
を備え、
前記第１の光ファイバは、テーパ開始部と、該テーパ開始部から前記ファイバ接続部に向かって縮径されたテーパ本体とを含むテーパ部を有しており、
前記第２の光ファイバの前記コアは、前記ファイバ接続部において前記第１の光ファイバの外側で露出するコア露出領域を有し、
前記固定樹脂の縁部の少なくとも一部は、前記コア露出領域を規定する内側輪郭線上の点から前記テーパ本体にぶつかることなく前記テーパ開始部における前記第２の光ファイバの光軸に垂直な面内の任意の点まで引いた線のうち、前記光軸に最も近い点を通過する線を延長した第１の基準線よりも前記光軸に近い側に位置している、
光デバイス。
【請求項２】
前記第１の基準線は、前記内側輪郭線上の点から前記テーパ本体にぶつかることなく前記テーパ開始部の外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、前記光軸に最も近い前記外周輪郭線上の点を通過する線である、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１本の第１の光ファイバは、３本以上の第１の光ファイバを含み、
前記固定樹脂の前記縁部の少なくとも一部は、前記コア露出領域を規定する外側輪郭線上の点から前記テーパ本体にぶつかることなく前記テーパ開始部の前記外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、前記光軸に最も近い前記外周輪郭線上の点を通過する線を延長した第２の基準線よりも前記光軸に近い側に位置している、
請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記ファイバ支持部に接する前記固定樹脂の部分が、前記ファイバ支持部から離れた位置にある前記固定樹脂の部分よりも広がっている、請求項１から３のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記ファイバ支持部は、前記第１の基準線よりも前記光軸から離れる側に配置される反射抑制部であって、前記コア露出領域から出射される光の反射を抑制する反射抑制部を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記固定樹脂の前記縁部の一部は、前記第１の基準線よりも前記光軸から離れる側に位置し、
前記ファイバ支持部は、前記固定樹脂の前記縁部の一部と前記テーパ部の前記テーパ開始部との間で前記第１の基準線を越えて前記光軸に近い側に延びる遮光部を有する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記固定樹脂は、前記ファイバ接続部から遠ざかるにつれて前記第１の光ファイバと前記ファイバ支持部との間の距離が大きくなるように、前記ファイバ支持部が延びる方向に対して前記第１の光ファイバを傾けた状態で前記ファイバ支持部に固定する、請求項１から６のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記固定樹脂は、前記ファイバ接続部から遠ざかるにつれて前記第１の光ファイバと前記ファイバ支持部との間の距離が小さくなるように、前記ファイバ支持部が延びる方向に対して前記第１の光ファイバを傾けた状態で前記ファイバ支持部に固定する、請求項１から６のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記固定樹脂の前記縁部の全部が、前記第１の基準線よりも前記光軸に近い側に位置している、請求項１から８のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
少なくとも１つのレーザ光源と、
請求項１から９のいずれか一項に記載の光デバイスと
を備え、
前記光デバイスの前記第１の光ファイバは、前記少なくとも１つのレーザ光源に接続される、
レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス及びこれを用いたレーザ装置に係り、特に光ファイバ同士を接続したファイバ接続部を有する光デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ファイバレーザなどを用いたレーザ加工の分野においては、レーザ光の出力を増大させることによって、加工速度の向上や厚い材料の加工が期待できることから、レーザ光の高出力化が求められている。レーザ光の出力を高めるために、複数のレーザ光源からの出力光を合成したり、複数の励起光源からの励起光をレーザ共振器に導入したりするが、その際に複数本の光ファイバと１本の光ファイバとを光コンバイナで接続することがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、このような従来の光コンバイナを模式的に示す斜視図である。図１に示す光コンバイナでは、複数本の入力側光ファイバ９０１のコア９１０を伝搬する光が合波され出力側光ファイバ９０２のコア９２０に導入される。このとき、入力側光ファイバ９０１のコア９１０の端面形状と出力側光ファイバ９０２のコア９２０の端面形状とは完全に一致しないが、入力側光ファイバ９０１から出力側光ファイバ９０２に伝搬する光が接続点で漏洩することを防止するために、出力側光ファイバ９０２のコア９２０の内側にすべての入力側光ファイバ９０１のコア９１０の領域が含まれるように設計されることが一般的である。
【０００４】
しかしながら、上述したようにレーザ光の出力が増大するのに伴って、レーザ加工時に被加工物で反射したレーザ光や双方励起型のファイバレーザにおいて反対側の励起光源からの出射された励起光が出力側光ファイバ９０２から入力側光ファイバ９０１に向かって伝搬することが考えられる。このような場合には、図１の矢印で示すように、出力側光ファイバ９０２のコア９２０が露出した領域から反射光や励起光が外部空間に放射されることになる。このような外部空間に放射された反射光や励起光は、入力側光ファイバ９０１を固定している樹脂にも照射され、この樹脂の劣化、ひいては光コンバイナの故障を引き起こす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１９１２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光ファイバを固定する樹脂の劣化を抑制することができる光デバイスを提供することを第１の目的とする。
【０００７】
また、本発明は、故障の生じにくいレーザ装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、光ファイバを固定する樹脂の劣化を抑制することができる光デバイスが提供される。この光デバイスは、少なくとも１本の第１の光ファイバと、第２の光ファイバと、上記第１の光ファイバのコアと上記第２の光ファイバのコアとが接続されるファイバ接続部と、上記第１の光ファイバ及び上記第２の光ファイバを支持するファイバ支持部と、上記第１の光ファイバを上記ファイバ支持部に固定する固定樹脂とを備える。上記第１の光ファイバは、テーパ開始部と、該テーパ開始部から上記ファイバ接続部に向かって縮径されたテーパ本体とを含むテーパ部を有している。上記第２の光ファイバの上記コアは、上記ファイバ接続部において上記第１の光ファイバの外側で露出するコア露出領域を有している。上記固定樹脂の縁部の少なくとも一部は、上記コア露出領域を規定する内側輪郭線上の点から上記テーパ本体にぶつかることなく上記テーパ開始部における前記第２の光ファイバの光軸に垂直な面内の任意の点まで引いた線のうち、上記第２の光ファイバの光軸に最も近い点を通過する線を延長した第１の基準線よりも上記光軸に近い側に位置している。なお、本明細書においては、「第２の光ファイバの光軸」は、第２の光ファイバ内の光軸を無限遠点まで延長した軸線を意味する。また、任意の点から光軸までの距離は、当該点から光軸に下ろした垂線の距離をいうものとし、この距離の大小によって当該点が光軸から離れているか、あるいは光軸に近いかが決まる。
【０００９】
このような構成によれば、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光は、ファイバ接続部のコア露出領域から外部に放射されるが、第１の基準線よりも光軸に近い側では、この光の入射量が低減するため、固定樹脂の縁部の少なくとも一部を第１の基準線よりも光軸に近い側に配置することにより、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光の照射により固定樹脂が劣化することを抑制することができる。したがって、光コンバイナの故障が発生しにくくなり、光コンバイナの信頼性が高まる。
【００１０】
上記第１の基準線は、上記内側輪郭線上の点から上記テーパ本体にぶつかることなく上記テーパ開始部の外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、上記光軸に最も近い上記外周輪郭線上の点を通過する線であることが好ましい。
【００１１】
上記少なくとも１本の第１の光ファイバは、３本以上の第１の光ファイバを含んでいてもよい。この場合において、上記固定樹脂の上記縁部の少なくとも一部が、上記コア露出領域を規定する外側輪郭線上の点から上記テーパ本体にぶつかることなく上記テーパ開始部の上記外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、上記光軸に最も近い上記外周輪郭線上の点を通過する線を延長した第２の基準線よりも上記光軸に近い側に位置していることが好ましい。第２の基準線よりも光軸に近い側は、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光に対する影となるので、固定樹脂の縁部の少なくとも一部を第２の基準線よりも光軸に近い側に配置することにより、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光が固定樹脂に照射されることがなくなる。したがって、固定樹脂の劣化が抑制され、光コンバイナの故障が発生しにくくなる。
【００１２】
上記ファイバ支持部に接する上記固定樹脂の部分が、上記ファイバ支持部から離れた位置にある上記固定樹脂の部分よりも広がっていてもよい。この場合には、テーパ部により近い位置に固定樹脂を配置することができ、テーパ部により近い位置で第１の光ファイバをファイバ支持部に固定することができる。このため、第１の光ファイバがファイバ支持部に固定される位置と第２の光ファイバがファイバ支持部に固定される位置との間の距離を短くでき、第１の光ファイバ及び第２の光ファイバのファイバ支持部への固定を強固にすることができる。この結果、光コンバイナの機械的信頼性を高めることができるとともに、光コンバイナを短尺化することができる。
【００１３】
上記ファイバ支持部は、上記第１の基準線よりも上記光軸から離れる側に配置される反射抑制部を有していてもよい。この反射抑制部は、上記コア露出領域から出射される光の反射を抑制するために設けられる。
【００１４】
上記固定樹脂の上記縁部の一部は、上記第１の基準線よりも上記光軸から離れる側に位置していてもよい。この場合において、上記ファイバ支持部は、上記固定樹脂の上記縁部の一部と上記テーパ部の上記テーパ開始部との間で上記第１の基準線を越えて上記光軸に近い側に延びる遮光部を有していてもよい。このような遮光部によって、固定樹脂の縁部の一部が第１の基準線よりも光軸から離れる側に位置していても、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光が固定樹脂に入射する前に遮光部によって遮られるため、この光が固定樹脂に入射することを抑制することができる。
【００１５】
上記固定樹脂は、上記ファイバ接続部から遠ざかるにつれて上記第１の光ファイバと上記ファイバ支持部との間の距離が大きくなるように、上記ファイバ支持部が延びる方向に対して上記第１の光ファイバを傾けた状態で上記ファイバ支持部に固定してもよい。
【００１６】
上記固定樹脂は、上記ファイバ接続部から遠ざかるにつれて上記第１の光ファイバと上記ファイバ支持部との間の距離が小さくなるように、上記ファイバ支持部が延びる方向に対して上記第１の光ファイバを傾けた状態で上記ファイバ支持部に固定してもよい。
【００１７】
上記固定樹脂の上記縁部の全部が、上記第１の基準線よりも上記光軸に近い側に位置していてもよい。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、故障の生じにくいレーザ装置が提供される。このレーザ装置は、少なくとも１つのレーザ光源と、上述した光デバイスとを備えている。上記光デバイスの上記第１の光ファイバは、上記少なくとも１つのレーザ光源に接続される。このようなレーザ装置によれば、上述したように光コンバイナの固定樹脂の劣化が抑制され、光コンバイナの故障が発生しにくくなるので、レーザ装置の故障も生じにくくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第２の光ファイバから第１の光ファイバに向かって伝搬する光の照射により固定樹脂が劣化することを抑制することができ、光コンバイナの故障が発生しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、従来の光コンバイナを模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ装置を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。
【図４】図４は、図３の光コンバイナのファイバ接続部近傍を模式的に示す斜視図である。
【図５】図５は、図４のテーパ部のテーパ開始部における入力側光ファイバの配置を示す模式図である。
【図６】図６は、図３の光コンバイナのファイバ接続部における入力側光ファイバのコアと出力側光ファイバのコアとの位置関係を示す模式図である。
【図７】図７は、図６の出力側光ファイバにおけるコア露出領域を示す模式図である。
【図８】図８は、図５のテーパ部のテーパ開始部における外周の輪郭を示す模式図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図３の光コンバイナにおける戻り光の伝搬経路を説明するための模式図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図３の光コンバイナにおける戻り光の伝搬経路を説明するための模式図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図３の光コンバイナにおける戻り光の伝搬経路を説明するための模式図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、図３の光コンバイナにおける戻り光の伝搬経路を説明するための模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第６の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第７の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第８の実施形態における光コンバイナの主要部分を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る光デバイス及びこれを用いたレーザ装置の実施形態について図２から図１６を参照して詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る光デバイスの例として光コンバイナについて説明するが、本発明に係る光デバイスはこれに限られるものではない。また、図２から図１６において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。さらに、図２から図１６においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ装置１を模式的に示す図である。図２に示すように、レーザ装置１は、レーザ光源としての複数のファイバレーザ１０と、複数のファイバレーザ１０から出力されるレーザ光を合波する光コンバイナ２０と、合波された出力レーザ光を例えば被加工物に照射する出射端４０とを含んでいる。光コンバイナ２０は、ファイバレーザ１０から延びる複数の入力側光ファイバ１２（第１の光ファイバ）と、入力側光ファイバ１２に接続された１本の出力側光ファイバ３２（第２の光ファイバ）とを含んでいる。複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光は、それぞれの入力側光ファイバ１２を伝搬し、１本の出力側光ファイバ３２に導入されて合波され、出射端４０から出射される。
【００２３】
図３は、光コンバイナ２０の主要部分を模式的に示す図である。図３に示すように、光コンバイナ２０は、バンドル化された複数の入力側光ファイバ１２と出力側光ファイバ３２とが接続されたファイバ接続部５３を有している。また、光コンバイナ２０は、入力側光ファイバ１２と出力側光ファイバ３２とを支持する板状のファイバ支持部５４を含んでいる。入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２は、それぞれ固定樹脂８１，８２によってファイバ支持部５４に固定されている。
【００２４】
それぞれの入力側光ファイバ１２のファイバ接続部５３側の端部においては、被覆材６１が除去されクラッド６２が露出している。この入力側光ファイバ１２のクラッド６２が露出している部分のファイバ接続部５３側にはテーパ部６６が形成されている。このテーパ部６６は、テーパ開始部６４と、テーパ開始部６４からファイバ接続部５３に向かって縮径されたテーパ本体６７とを含んでいる。また、出力側光ファイバ３２のファイバ接続部５３側の端部においては、被覆材７１が除去されクラッド７２が露出している。この出力側光ファイバ３２のクラッド７２が露出した端部と入力側光ファイバ１２のテーパ部６６とがファイバ接続部５３で互いに接続されている。
【００２５】
図４は、光コンバイナ２０のファイバ接続部５３近傍を模式的に示す斜視図である。複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光は、それぞれの入力側光ファイバ１２のコア６３を伝搬し、テーパ部６６を通って出力側光ファイバ３２のコア７３に導入される。これにより、複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光が１本の出力側光ファイバ３２のコア７３に導入されて高パワーのレーザ光となり、出力側光ファイバ３２のコア７３を伝搬して出射端４０から高パワーのレーザ光が出射される。
【００２６】
図５は、テーパ開始部６４における入力側光ファイバ１２の配置を示す模式図である。図５に示すように、本実施形態では、入力側光ファイバ１２として７本の光ファイバが使用されており、１本の光ファイバ１２Ａの周囲に６本の光ファイバ１２Ｂが互いに接するように配置されている。
【００２７】
図６は、光コンバイナ２０のファイバ接続部５３における入力側光ファイバ１２のコア６３と出力側光ファイバ３２のコア７３との位置関係を示す模式図である。図４及び図６に示すように、入力側光ファイバ１２から出力側光ファイバ３２に伝搬する光がファイバ接続部５３で漏洩することを防止するために、光コンバイナ２０は、出力側光ファイバ３２のコア７３の内側にすべての入力側光ファイバ１２のコア６３の領域が含まれるように設計されている。出力側光ファイバ３２のコア７３の形状は入力側光ファイバ１２のテーパ部６６（テーパ本体６７）の端部の形状と一致しないため、ファイバ接続部５３では出力側光ファイバ３２のコア７３の一部の領域が入力側光ファイバ１２の外側で露出することになる。すなわち、出力側光ファイバ３２のコア７３は、ファイバ接続部５３で入力側光ファイバ１２の外側で露出するコア露出領域７４（図６においてハッチングされている領域）を有している。
【００２８】
例えば高パワーのレーザ光を出射端４０から被加工物に照射した場合、被加工物で反射したレーザ光が出射端４０からレーザ装置１に戻り、入力側光ファイバ１２に向かって伝搬することがある。このような戻り光は、上述したコア露出領域７４から外部空間に放射されることとなるが、本実施形態における光コンバイナ２０は、そのような戻り光が固定樹脂８１に照射されないような構造を有している。すなわち、図４の矢印に示すように、コア露出領域７４から外部空間に放射された戻り光が入力側光ファイバ１２のテーパ部６６のテーパ本体６７の外周面で反射して固定樹脂８１には到達しないようになっている。以下、この点について説明する。
【００２９】
上述した戻り光はコア露出領域７４から様々な角度で放射されるが、この戻り光がテーパ本体６７の外周面に当たると、その入射角が大きく、また、テーパ部６６を構成するガラスの屈折率と空気の屈折率との差が大きいため、図４の矢印に示すように、戻り光がテーパ本体６７の外周面で反射する。このため、テーパ部６６の上流側には戻り光が直接照射されない影の部分が生じる。この影の部分に固定樹脂８１を配置すれば、戻り光が固定樹脂８１に直接照射されず、固定樹脂８１の劣化を抑えることができ、光コンバイナ２０の故障が発生しにくくなる。
【００３０】
図７は、出力側光ファイバ３２におけるコア露出領域７４を示す模式図であり、図８は、テーパ部６６のテーパ開始部６４の外周面を規定する線（外周輪郭線）６５を示す模式図である。図７に示すように、コア露出領域７４は、出力側光ファイバ３２の光軸９０を中心として６つの円弧を周方向に並べて接続した内側輪郭線７５と、単一の円からなる外側輪郭線７６とにより規定される領域である。また、図８に示すように、外周輪郭線６５は、光軸９０を中心に６つの円弧を円周方向に並べて接続した形状をしている。
【００３１】
テーパ部６６の上流側で戻り光が入射する量が低減するのは、コア露出領域７４の内側輪郭線７５上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点に引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線６５上の点を通過する線を延長した基準線よりも光軸９０に近い側の領域である。例えば、図９Ａに示すように、コア露出領域７２の内側輪郭線７５上の点７５Ａ（図７も参照）から出射された戻り光は、内側輪郭線７５上の点７５Ａとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ａとを通る基準線Ｌ１（第１の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ１には届かないため、この領域Ｓ１に入射する戻り光の量が減少する。また、図９Ｂに示すように、コア露出領域７２の内側輪郭線７５上の点７５Ｂ（図７も参照）から出射された戻り光は、内側輪郭線７５上の点７５Ｂとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ｂとを通る基準線Ｌ１（第１の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ１には届かないため、この領域Ｓ１に入射する戻り光の量が減少する。したがって、固定樹脂８１をこの領域Ｓ１内に配置すれば、固定樹脂８１に入射する戻り光の量が低減するため、戻り光による固定樹脂８１の劣化が低減される。
【００３２】
また、テーパ部６６の上流側で戻り光の影の領域となるのは、コア露出領域７４の外側輪郭線７６上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点に引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線６５上の点を通過する線を延長した基準線よりも光軸９０に近い側の領域である。例えば、図９Ａに示すように、コア露出領域７２の外側輪郭線７６上の点７６Ａ（点７５Ａと一致する。図７も参照）から出射された戻り光は、外側輪郭線７６上の点７６Ａとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ａとを通る基準線Ｌ２（第２の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２には届かないため、この領域Ｓ２は完全に戻り光の影となり、戻り光が直接照射されない領域となる。また、図９Ｂに示すように、コア露出領域７２の外側輪郭線７６上の点７６Ｂ（図７も参照）から出射された戻り光は、外側輪郭線７６上の点７６Ｂとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ｂとを通る基準線Ｌ２（第２の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２には届かないため、この領域Ｓ２は完全に戻り光の影となり、戻り光が直接照射されない領域となる。したがって、固定樹脂８１をこの領域Ｓ２内に配置すれば、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂８１の劣化を抑えることができる。
【００３３】
また、テーパ部６６は途中でねじれたテーパ形状を呈することがあり、そのような場合には、コア露出領域７２が外周輪郭線６５に対して周方向にずれることとなる。例えば、コア露出領域７２が外周輪郭線６５に対して周方向に３０度ずれている場合には、図９Ｃに示すように、コア露出領域７２の内側輪郭線７５上の点７５Ｂから出射された戻り光は、内側輪郭線７５上の点７５Ｂとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ａとを通る基準線Ｌ１（第１の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ１には届かないため、この領域Ｓ１に入射する戻り光の量が減少する。また、図９Ｄに示すように、コア露出領域７２の内側輪郭線７５上の点７５Ａから出射された戻り光は、内側輪郭線７５上の点７５Ａとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ｂとを通る基準線Ｌ１（第１の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ１には届かないため、この領域Ｓ１に入射する戻り光の量が減少する。したがって、固定樹脂８１をこの領域Ｓ１内に配置すれば、固定樹脂８１に入射する戻り光の量が低減するため、戻り光による固定樹脂８１の劣化が低減される。
【００３４】
また、図９Ｃに示すように、コア露出領域７２の外側輪郭線７６上の点７６Ｂから出射された戻り光は、外側輪郭線７６上の点７６Ｂとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ａとを通る基準線Ｌ２（第２の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２には届かないため、この領域Ｓ２は完全に戻り光の影となり、戻り光が直接照射されない領域となる。また、図９Ｄに示すように、コア露出領域７２の外側輪郭線７６上の点７６Ａから出射された戻り光は、外側輪郭線７６上の点７６Ａとテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点６５Ｂとを通る基準線Ｌ２（第２の基準線）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２には届かないため、この領域Ｓ２は完全に戻り光の影となり、戻り光が直接照射されない領域となる。したがって、固定樹脂８１をこの領域Ｓ２内に配置すれば、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂８１の劣化を抑えることができる。
【００３５】
本実施形態では、図３に示すように、固定樹脂８１の上縁部８１Ａ、下縁部８１Ｂ、及び側縁部８１Ｃ，８１Ｄが基準線Ｌ２よりも出力側光ファイバ３２の光軸９０に近い側に位置している。したがって、固定樹脂８１の全体が戻り光の影となる領域Ｓ２内に位置することとなり、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがない。したがって、戻り光によって固定樹脂８１が劣化することが抑制され、光コンバイナ２０の故障も発生しにくくなる。なお、固定樹脂８１が戻り光の影が生じる領域Ｓ１に位置していても、上述したように戻り光による影響を低減することができる。
【００３６】
また、上述した例では、コア露出領域７４の内側輪郭線７５上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点に引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線６５上の点を通過する線を延長した線を第１の基準線として説明したが、実際には、テーパ部６６が途中で膨らんだ形状を有することも考えられ、そのような場合には、コア露出領域７４の内側輪郭線７５上の点からテーパ開始部６４の外周輪郭線６５上の点に引いた線がテーパ本体６７にぶつかってしまうことも考えられる。そのような場合には、コア露出領域７４の内側輪郭線７５上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４における光軸９０に垂直な面内の任意の点まで引いた線のうち、光軸９０に最も近い点を通過する線を延長した線を第１の基準線とすれば、この第１の基準線よりも光軸９０に近い側の領域が戻り光の影の領域となる。したがって、この第１の基準線よりも光軸９０に近い側に固定樹脂８１を配置すれば、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂８１の劣化を抑えることができる。これは以下の実施形態についても当てはまることである。
【００３７】
図１０は、本発明の第２の実施形態における光コンバイナ１２０の主要部分を模式的に示す図である。上述した第１の実施形態では、固定樹脂８１のすべての縁部が基準線Ｌ２よりも出力側光ファイバ３２の光軸９０に近い側に位置しているが、固定樹脂８１の縁部の一部が基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも出力側光ファイバ３２の光軸９０に近い側に位置していれば、その部分については上述した効果が得られる。本実施形態では、固定樹脂８１が、上端部１８１Ａから下端部１８１Ｂに向かって広がっており、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂの一部が基準線Ｌ２よりも外側に（光軸９０から離れる側に）位置している。
【００３８】
図１０に示す例では、基準線Ｌ２よりも外側に位置する固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに戻り光が照射されるため、この部分の温度が上昇することが考えられるが、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂは、放熱板として作用し得るファイバ支持部５４に接しているため、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂで熱が発生したとしても、発生した熱がファイバ支持部５４を介して放熱されやすく、戻り光による影響を抑えることができる。一方、固定樹脂８１の上端部１８１Ａは、伝熱性が低い空気と接しているため、固定樹脂８１の上端部１８１Ａを戻り光の影の領域、すなわち基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも光軸９０に近い側に位置させて、熱の発生を抑制することが好ましい。
【００３９】
また、本実施形態では、固定樹脂８１が、上端部１８１Ａから下端部１８１Ｂに向かって広がっているため、テーパ部６６により近い位置に固定樹脂８１の下端部１８１Ｂを配置することができる。すなわち、テーパ部６６により近い位置で入力側光ファイバ１２をファイバ支持部５４に固定することができる。このため、入力側光ファイバ１２がファイバ支持部５４に固定される位置と出力側光ファイバ３２がファイバ支持部５４に固定される位置との間の距離を短くでき、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２のファイバ支持部５４への固定を強固にすることができる。この結果、光コンバイナ１２０の機械的信頼性を高めることができるとともに、光コンバイナ１２０を短尺化することができる。
【００４０】
本実施形態では、上述のように、出力側光ファイバ３２のコア露出領域７４から外部空間に放射された戻り光が固定樹脂８１の一部に照射されるが、この固定樹脂８１に照射された戻り光が固定樹脂８１の内部を伝搬することを抑制するために、固定樹脂８１として不透明な樹脂を使用することが好ましい。
【００４１】
図１１は、本発明の第３の実施形態における光コンバイナ２２０の主要部分を模式的に示す図である。上述した第２の実施形態では、戻り光が固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに照射されていたが、本実施形態におけるファイバ支持部５４は、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに入射する戻り光を遮る遮光部２５０を有している。この遮光部２５０は、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂとテーパ部６６のテーパ開始部６４との間で、基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）を越えて光軸９０に近い側に延びる部分を有していれば、どのような形状であってもよい。
【００４２】
このような遮光部２５０によって、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂが基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも外側に位置していても、戻り光が固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに入射する前に遮光部２５０によって遮られるため、戻り光が固定樹脂８１に入射することを抑制することができる。
【００４３】
図１２は、本発明の第４の実施形態における光コンバイナ３２０の主要部分を模式的に示す図である。上述した第１の実施形態では、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２が、ファイバ支持部５４が延びる方向と平行に延びていたが、本実施形態では、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２をファイバ支持部５４が延びる方向に対して斜めになるように配置している。すなわち、入力側光ファイバ１２がファイバ接続部５３から遠ざかるにつれて入力側光ファイバ１２とファイバ支持部５４との間の距離が大きくなるように、また、出力側光ファイバ３２がファイバ接続部５３から遠ざかるにつれて出力側光ファイバ３２とファイバ支持部５４との間の距離が小さくなるように、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２がファイバ支持部５４に対して傾けられている。固定樹脂８１，８２は、このように傾いた状態の入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２をそれぞれファイバ支持部５４に固定している。
【００４４】
このように入力側光ファイバ１２を傾けることで、伝熱性が低い空気と接する固定樹脂８１の上縁部８１Ａを基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも光軸９０に近い側の領域Ｓ２（あるいは領域Ｓ１）に配置することが容易になる。この場合、図１２に示すように、固定樹脂８１の下端部３８１Ｂの一部が基準線Ｌ２よりも外側に（光軸９０から離れる側に）位置しやすくなるが、上述したように、固定樹脂８１の下端部３８１Ｂは、放熱板として作用し得るファイバ支持部５４に接しているため、固定樹脂８１の下端部３８１Ｂに戻り光が当たって熱が発生したとしても、発生した熱がファイバ支持部５４を介して放熱されやすく、戻り光による影響を抑えることができる。
【００４５】
図１３は、本発明の第５の実施形態における光コンバイナ４２０の主要部分を模式的に示す図である。本実施形態は、上述した第４の実施形態において、戻り光が照射される固定樹脂８１の下端部３８１Ｂの部分に、基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）を越えて光軸９０に近い側に延びる遮光部４５０を設けた例である。このような遮光部４５０を設けることにより、戻り光が固定樹脂８１の下端部３８１Ｂに照射されることが抑制されるので、戻り光による固定樹脂８１の劣化を抑制することができる。
【００４６】
図１４は、本発明の第６の実施形態における光コンバイナ５２０の主要部分を模式的に示す図である。本実施形態は、上述した第４の実施形態とは逆に、入力側光ファイバ１２がファイバ接続部５３から遠ざかるにつれて入力側光ファイバ１２とファイバ支持部５４との間の距離が小さくなるように、また、出力側光ファイバ３２がファイバ接続部５３から遠ざかるにつれて出力側光ファイバ３２とファイバ支持部５４との間の距離が大きくなるように、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２がファイバ支持部５４に対して傾けられている。固定樹脂８１，８２は、このように傾いた状態の入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２をそれぞれファイバ支持部５４に固定している。
【００４７】
このように入力側光ファイバ１２を傾けることで、テーパ部６６により近い位置で入力側光ファイバ１２をファイバ支持部５４に固定することができる。このため、入力側光ファイバ１２がファイバ支持部５４に固定される位置と出力側光ファイバ３２がファイバ支持部５４に固定される位置との間の距離を短くでき、入力側光ファイバ１２及び出力側光ファイバ３２のファイバ支持部５４への固定を強固にすることができる。この結果、光コンバイナ５２０の機械的信頼性を高めることができるとともに、光コンバイナ５２０を短尺化することができる。
【００４８】
図１４に示す例では、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂの一部が基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）よりも外側に（光軸９０から離れる側に）位置しているが、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂは、放熱板として作用し得るファイバ支持部５４に接しているため、固定樹脂８１の下端部１８１Ｂで熱が発生したとしても、発生した熱がファイバ支持部５４を介して放熱されやすく、戻り光による影響を抑えることができる。
【００４９】
図１５は、本発明の第７の実施形態における光コンバイナ６２０の主要部分を模式的に示す図である。本実施形態は、上述した第６の実施形態において、戻り光が照射される固定樹脂８１の下端部１８１Ｂの部分に、基準線Ｌ２（あるいは基準線Ｌ１）を越えて光軸９０に近い側に延びる遮光部６５０を設けた例である。このような遮光部６５０を設けることにより、戻り光が固定樹脂８１の下端部１８１Ｂに直接照射されることが抑制されるので、戻り光による固定樹脂８１の劣化を抑制することができる。
【００５０】
図１６は、本発明の第８の実施形態における光コンバイナ７２０の主要部分を模式的に示す図である。本実施形態は、第１の実施形態における入力側光ファイバ１２と出力側光ファイバ３２との間をブリッジファイバ７１２で接続したものである。このブリッジファイバ７１２は、単一のコア７６３と、コア７６３の外周を覆うクラッド７６２とを有しており、入力側光ファイバ１２側には径の大きな大径部７１２Ａが形成され、出力側光ファイバ３２側には径の小さな小径部７１２Ｂが形成されている。
【００５１】
入力側光ファイバ１２のテーパ部６６の端部とブリッジファイバ７１２の大径部７１２Ａとが第１のファイバ接続部７４３において接続されており、ブリッジファイバ７１２の小径部７１２Ｂと出力側光ファイバ３２の端部とが第２のファイバ接続部７５３において接続されている。ブリッジファイバ７１２の大径部７１２Ａと小径部７１２Ｂとの間にテーパ部７６６が形成されており、このテーパ部７６６は、テーパ開始部７６４と、テーパ開始部７６４から第２のファイバ接続部７５３に向かって縮径されたテーパ本体７６７とを含んでいる。ブリッジファイバ７１２は固定樹脂７８１によってファイバ支持部５４に固定されている。
【００５２】
このような構成において、複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光は、それぞれの入力側光ファイバ１２のコア６３を伝搬し、テーパ部６６を通ってブリッジファイバ７１２のコア７６３に導入される。ブリッジファイバ７１２のコア７６３に導入されたレーザ光は、縮径されたコア７６３を伝搬して出力側光ファイバ３２のコア７３に導入される。これにより、複数のファイバレーザ１０から出射されたレーザ光が１本の出力側光ファイバ３２のコア７３に導入されて高パワーのレーザ光となり、出力側光ファイバ３２のコア７３を伝搬して出射端４０から高パワーのレーザ光が出射される。このように複数のテーパ部６６，７６６を設けることで、１つのテーパ部での縮径率を低く抑えることができるので、光ファイバ間の融着がしやすくなる。
【００５３】
ブリッジファイバ７１２のコア７６３の形状と入力側光ファイバ１２のテーパ部６６の端部の形状とは一致しないので、第１のファイバ接続部７４３において、ブリッジファイバ７１２のコア７６３の一部の領域が入力側光ファイバ１２の外側で露出し、コア露出領域が形成される。本実施形態では、このコア露出領域の外側輪郭線上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、ブリッジファイバ７１２の光軸７９０に最も近い外周輪郭線上の点を通過する線を延長した基準線Ｌ３よりも光軸７９０に近い側の領域に、固定樹脂８１が配置されている。この領域は、ブリッジファイバ７１２から入力側光ファイバ１２に向かって伝搬する戻り光の影の領域となるため、固定樹脂８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂８１の劣化を抑えることができる。
【００５４】
なお、コア露出領域の内側輪郭線上の点からテーパ本体６７にぶつかることなくテーパ開始部６４の外周輪郭線上の点に引いた線のうち、ブリッジファイバ７１２の光軸７９０に最も近い外周輪郭線上の点を通過する線の延長線よりも光軸７９０に近い領域に固定樹脂８１を配置してもよい。この領域に戻り光が入射する量が低減するため、固定樹脂８１をこの領域内に配置しても、戻り光による固定樹脂８１の劣化が低減される。
【００５５】
ブリッジファイバ７１２のコア７６３と出力側光ファイバ３２のコア７３とは同径であることが理想的であるが、実際には多少なりとも径が相違する。したがって、第２のファイバ接続部７５３においても、出力側光ファイバ３２のコア７３の一部の領域がブリッジファイバ７１２の外側で露出し、コア露出領域が形成される。本実施形態では、このコア露出領域の外側輪郭線上の点からテーパ本体７６７にぶつかることなくテーパ開始部７６４の外周輪郭線上の点まで引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線上の点を通過する線を延長した基準線Ｌ４よりも光軸９０に近い側の領域に、固定樹脂７８１が配置されている。この領域は、出力側光ファイバ３２からブリッジファイバ７１２に向かって伝搬する戻り光の影の領域となるため、固定樹脂７８１に戻り光が直接照射されることがなくなり、固定樹脂７８１の劣化を抑えることができる。
【００５６】
なお、コア露出領域の内側輪郭線上の点からテーパ本体７６７にぶつかることなくテーパ開始部７６４の外周輪郭線上の点に引いた線のうち、出力側光ファイバ３２の光軸９０に最も近い外周輪郭線上の点を通過する線の延長線よりも光軸９０に近い領域に固定樹脂７８１を配置してもよい。この領域に戻り光が入射する量が低減するため、固定樹脂７８１をこの領域内に配置しても、戻り光による固定樹脂７８１の劣化が低減される。
【００５７】
入力側光ファイバ１２のテーパ部６６は７本の光ファイバで構成されるが、ブリッジファイバ７１２のテーパ部７６６は１本の光ファイバで構成される。このように、テーパ部を形成している光ファイバの数は１本以上であれば何本であってもよい。ただし、図９における基準線Ｌ２は３本以上の入力側光ファイバ１２を必要とする。
【００５８】
上述した第１から第８の実施形態において、基準線Ｌ１〜Ｌ４よりも光軸９０，７９０から離れる側の領域に、上述したコア露出領域から出射される光の反射を抑制する反射抑制部を設けてもよい。例えば、ファイバ支持部５４の表面を黒アルマイト処理してコア露出領域から出射される光を吸収させて反射抑制部８００（図３参照）を形成してもよい。あるいは、反射抑制部としてファイバ支持部５４の表面に白色散乱面を形成して、コア露出領域から出射される光を散乱させてもよい。あるいは、透明体からなる反射抑制部を設けて、コア露出領域から出射される光をこの透明体に透過させて鏡面反射を抑制してもよい。
【００５９】
また、上述した実施形態では、被加工物から反射した光が戻り光として出力側光ファイバ３２から入力側光ファイバ１２に向かって戻ってくる場合を例として説明したが、出力側光ファイバ３２から入力側光ファイバ１２に向かって伝搬する光は、このような戻り光に限られるものではなく、例えば、双方励起型のファイバレーザにおいて反対側の励起光源からの出射された励起光も出力側光ファイバ３２から入力側光ファイバ１２に向かって伝搬する光となり得る。
【００６０】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１    レーザ装置
１０    ファイバレーザ
１２    入力側光ファイバ
２０    光コンバイナ
３２    出力側光ファイバ
４０    出射端
５３    ファイバ接続部
５４    ファイバ支持部
６１    被覆材
６２    クラッド
６３    コア
６４    テーパ開始部
６５    外周輪郭線
６６    テーパ部
６７    テーパ本体
７１    被覆材
７２    クラッド
７３    コア
７４    コア露出領域
７５    内側輪郭線
７６    外側輪郭線
８１，８２    固定樹脂
９０    光軸
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０    光コンバイナ
２５０，４５０，６５０    遮光部
７１２    ブリッジファイバ
７１２Ａ  大径部
７１２Ｂ  小径部
７４３    第１のファイバ接続部
７５３    第２のファイバ接続部
７６２    クラッド
７６３    コア
７６４    テーパ開始部
７６６    テーパ部
７６７    テーパ本体
７８１    固定樹脂
７９０    光軸
８００    反射抑制部
Ｌ１    （第１の）基準線
Ｌ２    （第２の）基準線
Ｌ３，Ｌ４    （第２の）基準線
【図１】
2020060747.tif 000003
【図２】
2020060747.tif 000004
【図３】
2020060747.tif 000005
【図４】
2020060747.tif 000006
【図５】
2020060747.tif 000007
【図６】
2020060747.tif 000008
【図７】
2020060747.tif 000009
【図８】
2020060747.tif 000010
【図９Ａ】
2020060747.tif 000011
【図９Ｂ】
2020060747.tif 000012
【図９Ｃ】
2020060747.tif 000013
【図９Ｄ】
2020060747.tif 000014
【図１０】
2020060747.tif 000015
【図１１】
2020060747.tif 000016
【図１２】
2020060747.tif 000017
【図１３】
2020060747.tif 000018
【図１４】
2020060747.tif 000019
【図１５】
2020060747.tif 000020
【図１６】
2020060747.tif 000021