(57)【要約】【課題】クラッドモード光の除去効率が高く、かつ、機械的強度の高い光ファイバを提供する。【解決手段】光ファイバ１００は、コア１０１と、コア１０１の外周を包囲するクラッド１０２とを備え、クラッド１０２は、クラッド１０２を伝搬する光を除去するクラッドモード光除去部１０３を有し、クラッドモード光除去部１０３は、クラッドの厚みより小さい深さである溝部１０４を複数有し、クラッドの周方向において溝部１０４が開口する開口部１０４ａと、溝部１０４が開口していない非開口部１０４ｂとに区分され、光ファイバ１００の軸方向において、非開口部１０５ｂに対応する位置に、開口部１０５ａが存在することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、前記コアの外周を包囲するクラッドとを備える光ファイバであって、
前記クラッドは、前記光ファイバの軸方向に延びる、前記クラッドを伝搬する光を除去するクラッドモード光除去部を有し、
前記クラッドモード光除去部は、複数の溝部を含み、前記溝部の深さは前記クラッドの厚みより小さく、前記クラッドの周方向において前記溝部が開口する開口部と、前記溝部が開口していない非開口部とに区分され、
前記光ファイバの軸方向において、前記非開口部に対応する位置に、前記開口部が存在する
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記クラッドモード光除去部は、前記光ファイバの周方向における所定断面において、前記溝部が所定間隔をあけて複数開口するクラッドモード光除去帯を含み、
前記クラッドモード光除去帯は前記光ファイバの長手方向に所定間隔をあけて形成されており、隣接する前記クラッドモード光除去帯における前記非開口部は、周方向に互いにずれている
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
複数の前記溝部は、その開口径が、前記光ファイバの表面部と前記溝部の底部において、互いに等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記光ファイバの周方向における所定断面において、前記開口部は当該断面における前記クラッド部の周の長さの７０％以上９５％以下である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記クラッドは、前記溝部の前記底部における厚みが、前記光ファイバの前記コアを伝搬するレーザ光のエバネッセント光が染み出す領域より厚くなるよう設定されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記クラッドモード光除去部の前記軸方向の長さは、３ｃｍ以上７ｃｍ以下となっている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記クラッドモード光除去部は、前記光ファイバの末端に形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項８】
複数の前記溝部は、前記光ファイバの末端側において密に形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至７に記載の光ファイバ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のファイバと、
前記光ファイバの端末部を収容し、前端部において前記光ファイバの末端を固定するハウジングと、
前記ハウジングの後端側に設けられ、前記光ファイバを把持する把持部とを備え、
前記光ファイバは、前記クラッドの外周を包囲する被覆部をさらに有し、
前記把持部は前記被覆部を把持することによって前記光ファイバを把持し、
前記端末部において前記クラッド及び前記クラッドモード光除去部が露出している
ことを特徴とする光ケーブル。
【請求項１０】
前記光ファイバは請求項７または８に記載のファイバであり、
この光ファイバは、端面に光学接触して設けられるとともに前記ハウジングに固定されたエンドキャップをさらに備える
ことを特徴とする請求項９に記載の光ケーブル。
【請求項１１】
前記光ケーブルは、前記ハウジング内に収容され、前記光ファイバの端末部を収容する内側管をさらに備え、
前記内側管は前記ハウジング内に固定されており、前記クラッドモード光除去部は前記内側管が前記ハウジングに固定された固定部を避けるように形成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の光ケーブル。
【請求項１２】
前記光ファイバは、前記光ファイバの端面に、前記クラッドと略同径のガラスロッドの一端側が接続されているとともに、前記ガラスロッド他端側が前記エンドキャップと接続されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の光ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度のレーザ光を伝送するのに適した光ファイバ及び光ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高強度の光を伝送するのに用いられる光ファイバや光コネクタとして、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載されたレーザ用光ファイバは、レーザ光が伝搬するコアと、コアの外周に設けられたクラッドと、クラッドの外周を被覆する保護層とを備える。そして、この保護層が取り除かれて形成されたクラッド露出部に、クラッドを伝搬する光を該クラッドから除去する光除去部材が設けられている。
【０００３】
また、クラッドを伝搬する光を該クラッドから除去するクラッドモード除去部を形成した光ファイバとしては、特許文献２に記載されているものも知られている。ここでは、コアと、該コアの外周面を覆うクラッドとを有する光ファイバにおいて、クラッドモード除去部がクラッドの外周面に溝状に形成されている形態を開示している。クラッドモード除去部の具体的な形態として、図９（ａ）に示すようなクラッド外周面に連続的に設けられたリング状の溝部や、図９（ｂ）に示すようなクラッド外周面に断続的に設けられた溝部を開示している。また、図９（ａ）に示すように、このような光ファイバは、クラッドに対してレーザを照射することによって容易に加工されることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３９９９６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１８２０８号公報
【特許文献３】国際公開第０８／１２３６０９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コア／クラッド構造を有する光ファイバを用いて光を伝送する場合、通常はコア領域のみで光を伝送することを想定している。しかし、光ファイバに光を入射する際、コア領域のみならず、クラッド領域にも光が入射する場合がある。また、コア領域はクラッド領域より屈折率の高い材料で構成されるが、コア領域を伝送する光がわずかにクラッド領域に漏れ出る場合がある。このようにクラッド領域にわずかに入射した光がクラッド領域を伝搬することとなり（クラッドモード光）、特にｋＷ級の高強度の光を伝送するレーザ加工装置のレーザ光伝送手段として光ファイバを用いた場合には、クラッドモード光が加工精度の悪化要因となり得る。このような問題は、特許文献３においても指摘されている。
【０００６】
上記の特許文献２のようなクラッドモード光を除去するクラッドモード除去部が、クラッドの外周面に溝状に形成されている光ファイバは、クラッドに対してレーザを照射することによって、低コストかつ高精度に製造され得る点において優れている。しかしながら、レーザ加工装置等の高強度なレーザ光伝送手段として用いられる光ファイバには、クラッドモード光を効率よく除去することができるとともに、光ファイバの機械的強度が過度に劣化しないことが求められる。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、クラッドモード光の除去効率が高く、かつ、機械的強度の高い光ファイバを提供することを目的とする。さらに、本発明はこのような光ファイバを用いて、高精度な加工行うことができるレーザ加工装置の実現に資する光ケーブル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】
【０００８】
本発明の光ファイバは、コアと、コアの外周を包囲するクラッドとを備える光ファイバである。そして、クラッドは、クラッドを伝搬する光を除去するクラッドモード光除去部を有する。さらに、このクラッドモード光除去部は、複数の溝部を含み、溝部の深さはクラッドの厚みより小さく、クラッドの周方向において溝部が開口する開口部と、溝部が開口していない非開口部とに区分され、光ファイバの軸方向において、非開口部に対応する位置に、開口部が存在することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の光ファイバにおいて、クラッドモード光除去部は、光ファイバの周方向における所定断面において、溝部が所定間隔をあけて複数開口するクラッドモード光除去帯を含み、クラッドモード光除去帯は光ファイバの長手方向に所定間隔をあけて形成されており、隣接するクラッドモード光除去帯における上記非開口部は、周方向に互いにずれていることを特徴とするのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の光ファイバにおいて、上記の複数の溝部は、その開口径が、光ファイバの表面部と溝部の底部において、互いに等しい略円柱形状であることが好ましい。
【００１１】
また、上記光ファイバの周方向における所定断面において、開口部は当該断面におけるクラッド部の周の長さの７０％以上９５％以下であるのが好ましい。
【００１２】
また、上記クラッドは、溝部の底部における厚みが、光ファイバのコアを伝搬するレーザ光のエバネッセント光が染み出す領域より厚くなるよう設定されているのが好ましい。
【００１３】
また、上記クラッドモード光除去部は、光ファイバの長手方向において、３ｃｍ以上７ｃｍ以下になるよう形成されているのが好ましい。また、上記クラッドモード光除去部における複数の溝部は、開口部が末端部側において密に形成されているのも好ましい。さらに、上記クラッドモード光除去部は、光ファイバの末端に形成されているのも好ましい。
【００１４】
本発明の光ケーブルは、上記ファイバと、上記光ファイバの端末部を収容し、前端部において上記光ファイバの末端を固定するハウジングと、ハウジングの後端側に設けられ、上記光ファイバを把持する把持部とを備える。そして、上記光ファイバは、クラッドの外周を包囲する被覆さらに有し、把持部は被覆を把持することによって上記光ファイバを把持し、端末部においてクラッド及びクラッドモード光除去部が露出して形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の光ケーブルは、上記光ファイバはクラッドモード光除去部が光ファイバの末端に形成されており、この光ファイバは、端面に光学接触して設けられるとともにハウジングに固定されたエンドキャップをさらに備えるのが好ましい。
【００１６】
本発明の光ケーブルは、ハウジング内に収容され、光ファイバの端末部を収容する内側管をさらに備える。この内側管はハウジング内に固定されており、クラッドモード光除去部は内側管がハウジングに固定された固定部を避けるように形成されているのが好ましい。
【００１７】
本発明の光ケーブルにおいて、上記光ファイバは、光ファイバの端面に、クラッドと略同径のガラスロッドの一端側が接続されているとともに、ガラスロッド他端側がエンドキャップと接続されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、クラッドモード光の除去効率が高く、かつ、機械的強度の高い光ファイバを提供することができる。さらに、本発明によれば、このような光ファイバを用いて、高精度なレーザ加工等を行うことができるレーザ加工装置の実現に資する光ケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態における光ファイバの斜視図である（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａにおける断面図であり、図１（ｃ）は（ａ）の側面図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態における光ファイバの機能を説明する側面図である。（ｂ）は、比較例の光ファイバを説明する側面図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施形態における光ファイバの機能を説明する断面図である。（ｂ）は、比較例の光ファイバを説明する断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明における光ファイバの変形例の機能を示す側面図である。（ｂ）は比較のために示す、本発明に含まれる他の光ファイバの機能を示す側面図である。
【図５】（ａ）は、本発明における光ファイバの他の変形例の機能を示す断面図である。（ｂ）は比較のために示す、本発明に含まれる他の光ファイバの機能を示す断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、本発明の光ファイバのさらに別の変形例を示す側面図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は、本発明の光ファイバの製造方法を説明する側面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、本発明の光ケーブルの構成を説明する断面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、従来技術にかかる光ファイバを説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１（ａ）は本実施形態の光ファイバの斜視図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａにおける断面を示す図であり、図１（ｃ）は側面図である。光ファイバ１００は、コア１０１と、コアの外周を包囲するクラッド１０２とを備える。クラッド１０２は、クラッドを伝搬する光を除去するクラッドモード光除去部１０３を備える。光ファイバ１００はレーザ加工を行う高強度（例えば数ｋＷ）のレーザ光を伝送しうるものであり、レーザ加工装置におけるレーザ光伝送手段等に適用され得る。
【００２２】
光ファイバ１００は石英ガラスで形成されていることが好ましい。コア１０１の屈折率はクラッド１０２の屈折率よりも高く設定される。コア１０１の外径（コア径）は、例えば０．２ｍｍであり、クラッド１０２の外径（クラッド径）は、例えば１．０ｍｍである。
【００２３】
クラッドモード光除去部１０３は、光ファイバ１００の軸方向（方向Ｘ）に所定領域にわたって形成されており、光ファイバ１００の周方向（方向θ）にわたって形成されていることが好ましい。
【００２４】
クラッドモード光除去部１０３は、複数の溝部１０４を含む。図１（ｂ）に示すように、溝部１０４はクラッド１０２の表面から開口部１０４ａをもって形成され、クラッド１０２の厚みＤ１より小さい深さＤ２を有する。溝部１０４は、典型的には開口部１０４ａの外径が深さ方向においてほぼ一定である柱形状に形成される。開口部１０４ａの底部１０４ｃにおいて、溝部１０４は滑らかに加工されていることが好ましい。
【００２５】
また、クラッドモード光除去部１０３は、図１（ｃ）に示すように、クラッド１０２の周方向（方向θ）において、溝部１０４が開口する開口部１０４ａと、溝部１０４が開口していない非開口部１０４ｂとに区分される。そして、光ファイバの軸方向（方向Ｘ）において、非開口部１０４ｂに対応する位置に、開口部１０４ａが存在する。例えば、図中非開口部１０４ｂ−１に対しては、光ファイバの軸方向（方向Ｘ）に開口部１０４ａ−１、および開口部１０４ａ−２が存在し、非開口部１０４ｂ−２に対しては、開口部１０４ａ−３、および開口部１０４ａ−４が存在する。即ち、光ファイバ１００はコア１０１を通るいずれの断面（図１（ａ）における直線Ａ−Ａを含む断面）においても、少なくとも一カ所の開口部１０４ａが含まれている。
【００２６】
このような光ファイバ１００を用いて、レーザ光を伝送する場合を考える。図２（ａ）は本実施形態の光ファイバ１００の一端に入射した光のうち、クラッドに入射した光Ｌ１〜Ｌ５が伝送する様子を説明する側面図である。図２（ｂ）は、比較例の光ファイバ２００（図９（ｂ）に示す、従来技術において開示されている光ファイバに相当する）の一端に入射した光のうち、クラッドに入射した光Ｌ’１〜Ｌ’５が伝送する様子を説明する側面図である。このような光Ｌ１〜Ｌ５およびＬ’１〜Ｌ’５としては、光ファイバのコアから出射されたレーザ光の一部が、加工対象から反射されて再び光ファイバに入射する場合が想定される。比較例の光ファイバ２００は、本実施形態の光ファイバ１００とは光ファイバの軸方向（方向Ｘ）において、非開口部２０４ｂに対応する位置に、開口部２０４ａが存在しない点において相違する。その他の構成については、本実施形態の光ファイバ１００と同様の構成を備える。
【００２７】
光ファイバ１００、２００の一端に入射した光のうち、コア（図示せず）に入射しなかった光は、クラッド１０２、２０２内を伝送し、複数の溝部１０４、２０４を有するクラッドモード光除去部１０３、２０３に到達する。このとき、溝部１０４、２０４に到達した光は、開口部１０４ａ、２０４ａとの界面において反射および散乱され、クラッド１０２、２０２の外部に放出される。即ち、クラッドモード光が除去される。
【００２８】
このとき、図２（ａ）、（ｂ）においてクラッド１０２、２０２内を伝送する光Ｌ１〜Ｌ５およびＬ’１〜Ｌ’５について考える。溝部１０４、２０４の開口部１０４ａ、２０４ａに到達した光は散乱されてクラッド１０２の外部に放出されるが、非開口部１０４ｂ、２０４ｂに到達した光はクラッド１０２、２０２の外部に放出されない。そのため、光ファイバ１００については非開口部１０４ｂを通過した光が、光ファイバの軸方向（方向Ｘ）において、それに対応する位置に開口する開口部１０４ａにおいて反射・散乱されるから、光Ｌ１〜Ｌ５の全ての光がクラッド１０２から除去される。
【００２９】
一方、光ファイバ２００については、軸方向（方向Ｘ）において、非開口部２０４ｂに対応する位置に、開口部２０４ａが存在しない。そのため、開口部２０４ａに到達した光Ｌ’１、Ｌ’３、Ｌ’５はクラッド２０２から除去されるが、非開口部２０４ｂの領域を通過したＬ’２、Ｌ’４光はクラッド２０２から除去されることなく伝送する。
【００３０】
このように、光ファイバの軸方向（方向Ｘ）において、非開口部１０４ｂの領域に対応する位置に、開口部１０４ａの領域が存在することにより、クラッドモード光除去部１０３におけるクラッドモード光の除去効率を向上することができる。
【００３１】
次に光ファイバ１００の機械的強度について考える。図３（ａ）は本実施形態の光ファイバ１００に曲げが加えられた場合における、応力の集中する領域を説明する断面図である。図３（ｂ）は、比較例の光ファイバ３００（図９（ａ）に示す、従来技術において開示されている光ファイバに相当する）に曲げが加えられた場合における、応力の集中する領域を説明する断面図である。比較例の光ファイバ３００は、本実施形態の光ファイバ１００とは、クラッドモード光除去部３０３が複数の溝部３０４を備える点において共通する。一方、クラッド３０２の周方向（方向θ）において、溝部３０４が開口する開口部３０４ａと、溝部３０４が開口していない非開口部とに区分されない点において相違する。換言すれば、光ファイバ３００は周方向（方向θ）に非開口部を有さない。また、溝部３０４は光ファイバ３００の周方向（方向θ）にわたって連続して形成された、環状の開口部３０４ａを有すると言うこともできる。その他の構成については、本実施形態の光ファイバ１００と同様の構成を備える。
【００３２】
本実施形態の光ファイバ１００に曲げが付与されると、光ファイバ１００の径方向（方向Ｚ）に着目したとき、外径の大きい領域に応力Ｆ１が集中する。即ち、クラッド径Ｄ３に、深さＤ２の溝部１０４が形成されたクラッドモード光除去部１０３において、曲げ応力が溝部１０４の底部１０５に集中することなく、非開口部１０４ｂへと分散することができる。ここで、光ファイバ１００の剪断強度はその外径が大きいほど強くなるから、曲げ応力はクラッド径Ｄ３を有する非開口部１０４ｂに分散することにより、光ファイバ１００は剪断強度が高くなることが分かる。
【００３３】
一方、比較例の光ファイバ３００に曲げが付与されると、曲げ応力Ｆ２が溝部３０４の底部３０５に集中する。即ち、クラッド径がＤ４（＝Ｄ３−２・Ｄ２）である底部３０５に曲げ応力Ｆ２が集中することとなるから、光ファイバ１００比較して、剪断強度が低くなることが分かる。
【００３４】
以上のように、本発明の光ファイバ１００は、クラッドモード光除去部１０３がクラッド１０２の厚みＤ１より小さい深さＤ２である溝部１０４を複数有し、クラッド１０２の周方向（方向θ）において溝部１０４が開口する開口部１０４ａと、溝部１０４が開口していない非開口部１０４ｂとに区分され、光ファイバ１００の軸方向（方向Ｘ）において、非開口部１０４ｂの領域に対応する位置に、開口部１０４ａの領域が存在することにより、クラッドモード光の除去効率の向上と、機械的強度の向上を両立する効果が得られる。
【００３５】
なお、クラッド１０２の表面、および溝部１０４の内壁は滑らかな表面を有していることが好ましい。即ち、鑢等で加傷した場合に形成されるスクラッチ傷とは異なり、滑らかな表面を有することにより、光ファイバ１００の剪断強度が高くなり、機械的強度を向上することができる。特に、図中溝部の底部１０５が丸みを帯びた滑らかな形状とされていることが好ましい。また、クラッドモード光を効率よく除去するためには、溝部１０４の深さＤ２は少なくとも５０μｍ以上である。最適な深さはクラッド厚によって異なるが、従来の鑢等にやる加傷や湿式エッチングにより形成されたクラッドモード光除去部に対し、優位なクラッドモード光除去効率を得ることができる。このような条件を満たすことにより、本発明のクラッドモード光除去部は、従来の鑢等にやる加傷や湿式エッチングにより形成されたクラッドモード光除去部とは区別され得る。
【００３６】
また、複数の溝部１０４は、その開口径が、光ファイバ１００の表面部と溝部１０４の底部１０４ｃにおいて、互いに等しい略円柱形状であることが好ましい。図２においては簡略化のために光線を限定して記載したが、レーザ光はクラッド１０２内をさまざまなモード（伝送経路）をもって伝送する。そのため、上記条件（即ち、複数の溝部は、クラッドの周方向において溝部が開口する開口部と、溝部が開口していない非開口部とに区分され、光ファイバの軸方向において、非開口部に対応する位置に、開口部が存在する）が開口部１０４ａの深さが浅い領域から、深い領域にまで満たされていることにより、クラッドモード光除去部１０３を透過するクラッドモード光を減少させることができる。
【００３７】
また、図１（ａ）に示すように、クラッドモード光除去部１０３は、光ファイバ１００の所定断面において、溝部１０４が所定間隔をあけて複数開口するクラッドモード光除去帯１０３−Ｎ（Ｎは自然数）を含み、クラッドモード光除去帯１０３−Ｎは光ファイバ１００の長手方向（方向Ｘ）に所定間隔をあけて形成されており、隣接するクラッドモード光除去帯１０３−Ｎにおける非開口部１０４ｂは、周方向（方向θ）に互いにずれている。これにより、方向Ｘにおいて非開口部１０４ｂの近い位置に開口部１０４ａが存在するから、非開口部１０４ｂを通過した光を効率よく除去することができる。また、溝部１０４が光ファイバ１００の長手方向及び所定の周方向に規則的に形成され得るから、形状の制御および製造が容易である。かかる光ファイバ１００の製造方法については後述する。
【００３８】
また、光ファイバ１００の長手方向（方向Ｘ）の所定断面において、開口部１０４ａは、当該断面におけるクラッド部の周方向（方向θ）の７０％以上９５％以下であるのが好適である。さらに、クラッドモード光除去部１０３は、光ファイバ１００の長手方向（方向Ｘ）において、３ｃｍ以上７ｃｍ以下の領域に形成されていることが好ましい。このように、クラッドモード光除去部１０３を広範囲にわたって形成することで高いクラッドモード光の除去効率を実現できるとともに、光ファイバ１００の剪断強度の低下を防止することができる。
【００３９】
一方、クラッド１０２は、溝部１０４が存在する位置における厚み（Ｄ１−Ｄ２）が、光ファイバ１００のコア１０１を伝搬するレーザ光のエバネッセント光が浸み出る領域より厚くなるよう設定されているのが好適である。光が屈折率の異なる媒質に伝搬する際、全反射のエネルギー反射率を求めると、反射光エネルギーは入射光エネルギーに等しくなるが、エバネッセント波は境界面の反対側にもわずかに浸み出ることが知られている。このエバネッセント波の成分の進入深さはλ／２π（λは伝搬領域の屈折率における波長）程度に近似することができる。
【００４０】
ここで、このエバネッセント波が浸み出る領域にまで溝部１０４が形成されている場合、コア１０１を伝搬する光の一部が溝部１０４から放射され、損失を生じる。従って、クラッドモード光除去部１０３において、コア１０１を伝搬する光に損失を生じることなく、クラッドモード光を効率よく除去するためには、上記の厚み（Ｄ１−Ｄ２）がコア１０１を伝搬するレーザ光のエバネッセント光が浸み出る領域より厚くなるよう設定することが好ましい。
例えば、レーザ光としてＹＡＧレーザ（波長１．０６４μｍ）を用いる場合には、上記の厚み（Ｄ１−Ｄ２）を０．３μｍ（上記の近似により求められる）以上、好ましくは１μｍ（伝搬光の波長程度）以上、さらに好ましくは５μｍ（波長の５倍）以上とすれば良い。
【００４１】
次に、本発明の変形例について、図４〜６を用いて説明する。図４〜６においては、上記の光ファイバ１００について、クラッドモード光除去部１０３、およびこれに含まれる溝部１０４、開口部１０４ａ、非開口部１０４ｂに関する変形例を説明するものである。
【００４２】
図４（ａ）は、光ファイバ１００の変形例である光ファイバ４００を示す側面図であり、図４（ｂ）は比較のために示す、既に説明した本発明の光ファイバ１００を示す側面図である。本変形例にかかる光ファイバ４００は、クラッドモード光除去部４０３における複数の溝部４０４の開口部４０４ａが、光ファイバ４００末端部側において密になるよう形成されている点において、既に説明した光ファイバ１００と相違する。
【００４３】
このとき、クラッド４０２、１０２内を伝搬し、光ファイバ４００、１００の末端部へ向けて伝搬する光Ｌ６、Ｌ７、Ｌ’６、Ｌ’７について考える。光Ｌ６、Ｌ’６は、光ファイバ４００、１００において、ともに溝部４０４、１０４の開口部４０４ａ、１０４ａに到達し、散乱されてクラッド４０２、１０２の外部に放出される。
【００４４】
一方、光Ｌ’７は、光ファイバ１００において、非開口部１０４ｂを通過しクラッド１０２の外部に放出されない。これに対し光Ｌ７は、光ファイバ４００において、非開口部４０４ｂの領域を通過した光であっても、光ファイバ４００末端部側において密に形成された溝部４０４の開口部４０４ａに到達し、クラッド４０２から除去される。即ち、光ファイバ４００末端部から出射される光はクラッドモード光を確実に除去した状態で出射することができるから、例えば光ファイバ４００をレーザ加工装置等の高強度なレーザ光伝送手段として用いれば、レーザ加工精度の向上に寄与することができる。
【００４５】
図５（ａ）は、本発明の別の光ファイバ１００の変形例である光ファイバ５００を示す断面図であり、図５（ｂ）は比較のために示す、本発明に含まれるファイバ１００を示す断面図である。本変形例にかかる光ファイバ５００は、クラッドモード光除去部５０３が光ファイバ５００の末端に形成されている点において、他の実施形態にかかる光ファイバと相違する。ここで、光ファイバ５００の末端とは、例えば光ファイバ５００のいずれかの一端であって、端面からクラッドモード光除去部５０３までの距離がクラッドモード光除去部５０３より小さい位置である。比較のために示す本発明に含まれる光ファイバ１００は、本変形例の光ファイバ５００とは、クラッドモード光除去部１０３が光ファイバ１００の末端ではなく、所定の距離だけ離間させて形成されている点において、光ファイバ５００とは相違する。なお、両形態において、溝部１０４、５０４の底部１０５、５０５には、所定の厚みを有するクラッド１０２‘、５０２’が形成されている。
【００４６】
このとき、外部からクラッド１０２、５０２内に入射した光Ｌ８、Ｌ’８について考える。光Ｌ８、Ｌ’８は、大きな入射角をもってクラッド１０２、５０２内に入射した後、コア１０１，５０１、およびクラッドの側面において多重反射し、様々な角度をもってクラッド内を伝搬するよう平均化される光である。一般に、レーザ光はコア１０１、５０１に向けて集光されるよう光学系が調整されるから、クラッド１０２、５０２内に入射する光としては、大きな入射角をもつ光Ｌ８、Ｌ’８のような形態が典型的である。
【００４７】
ここで、本実施形態における光ファイバ５００においては、クラッドモード光除去部５０３が光ファイバ５００の末端に形成されているから、光Ｌ８はクラッド５０２内に入射した直後にクラッドモード光除去部５０３に到達する。即ち、光Ｌ８が様々な伝搬モードに平均化される前にクラッドモード光除去部５０３に到達する。ここで、前述したようにコア５０１を伝搬する光の損失を回避するために、光ファイバ５００では溝部５０４の底部５０５には、所定の厚みを有するクラッド５０２‘が形成されている場合には、伝搬角（クラッドと空気の界面における反射角）の小さな光はクラッドモード光除去部５０３において除去されずに、底部５０５における所定の厚みを有するクラッド１０２‘を通過して伝搬する恐れがある。しかし、光Ｌ８の伝搬角が平均化される前にクラッドモード光除去部５０３に到達することで、大きな伝搬角を有した光Ｌ８を確実に溝部５０４の開口部５０４ａに導くことができる。
【００４８】
これに対し、図５（ｂ）に示す光ファイバ１００は、クラッドモード光除去部１０３が光ファイバ１００の末端から所定の距離だけ離間させて形成されている。このため、入射光Ｌ‘８はクラッドモード光除去部１０３に到達する前に様々な伝搬モードに平均化される。その結果、溝部１０４の底部１０５のクラッド１０２を透過する光の成分が増加することとなり、クラッドモード光の除去効率が低下する。
【００４９】
以上のように、本変形例における光ファイバ５００によれば、クラッドモード光除去部５０３が光ファイバ５００の末端に形成されていることにより、クラッドモード光の除去効率を向上することができる。
【００５０】
図６（ａ）（ｂ）は、本発明の光ファイバのさらに別の変形例を示す図である。本実施形態における光ファイバ６００、７００は、クラッドモード光除去部６０３、７０３の具体的な形態において、他の実施形態と相違する。クラッドモード光除去部６０３、７０３は、光ファイバ６００、７００の所定断面において、溝部６０４、７０４が所定間隔をあけて複数開口するクラッドモード光除去帯６０３−Ｎ、７０３−Ｎ（Ｎは自然数）を含み、クラッドモード光除去帯６０３−Ｎ、７０３−Ｎは光ファイバ６００、７００の長手方向（方向Ｘ）に所定間隔をあけて形成されており、隣接するクラッドモード光除去帯６０３−Ｎ、７０３−Ｎにおける非開口部６０４ｂ、７０４ｂは、周方向（方向θ）に互いにずれている。
【００５１】
図６（ａ）において、クラッドモード光除去部６０３は、クラッド６０２の厚みより小さい深さである溝部６０４を複数有し、クラッド６０２の周方向（方向θ）において溝部６０４が開口する開口部６０４ａと、溝部６０４が開口していない非開口部６０４ｂとに区分される。そして、光ファイバの軸方向（方向Ｘ）において、非開口部６０４ｂに対応する位置に、開口部６０４ａが存在する。即ち、光ファイバ６００はコア（図示せず）を通るいずれの断面においても、少なくとも一カ所の開口部６０４ａが含まれている。
【００５２】
ここで、ある非開口部６０４ｂに対応する位置には開口部６０４ａ−１、６０４ａ−２が存在するが、非開口部６０４ｂのうち、領域６０４ｂ−１は開口部６０４ａ−１に対応し、領域６０４ｂ−２は開口部６０４ａ−２に対応している。即ち、本発明において、ある非開口部６０４ｂの領域に対応する位置に存在する開口部６０４ａの領域は複数であっても良い。
【００５３】
図６（ｂ）において、クラッドモード光除去帯７０３−Ｎ（Ｎは自然数）は光ファイバ７００の長手方向（方向Ｘ）に所定間隔をあけて形成されているが、長手方向（方向Ｘ）に垂直な方向（方向θ）から傾斜している。即ち、クラッドモード光除去帯７０３−Ｎが形成されるべき光ファイバ７００の所定断面とは、光ファイバ７００の長手方向（方向Ｘ）に垂直な方向に限定されるものではない。また、クラッドモード光除去帯７０５−Ｎが光ファイバ７００の長手方向（方向Ｘ）に垂直な方向に対して傾斜して形成されることにより、クラッドモード光除去帯７０５−Ｎは連続して形成されていても良い。光ファイバ７００の長手方向において所定間隔をあけて形成されていれば良い。
【００５４】
本発明の光ファイバは、その趣旨に反しない範囲において変形することが可能である。例えば、図１（ｂ）において溝部１０４は方向Ｚに平行となるよう形成されているが、方向Ｚに対し傾斜するように形成しても良い。また、開口部１０５ａの外径は深さ方向に一定でなくても良く、テーパ形状に開口していても良い。このようにすることで、クラッドモード光の溝部１０４における反射角を調整することができ、好適にクラッドモード光をクラッド１０２から外部に放射することができる。
【００５５】
このような本発明の光ファイバによるクラッドモード光除去効率を評価した結果を説明する。即ち、クラッドの一端に光を入射し、他端のクラッドから出射される光の強度を測定し、入射した光強度と比較した。条件は下記の通りである。
・コア径：０．２ｍｍ、クラッド径１．０ｍｍ
・溝部の底部におけるクラッド厚：５０μｍ程度
・クラッドモード光除去部：光ファイバの軸方向に５ｃｍにわたって形成
・光ファイバ除去帯間の間隔（ピッチ）：２５０μｍ
・溝部の幅：５００μｍ
その結果、入射光の８０％程度の光がクラッドから除去されていることを確認した。（即ち、クラッドモード光除去効率８０％程度）また、剪断強度は２Ｎであった。
【００５６】
一方、クラッドモード除去部を、クラッド表面を鑢（Ｎｏ．８０）により研磨して粗面化した場合（従来の形態：比較例）、クラッドモード光除去効率は７０％程度であり、剪断強度は０．８Ｎであった。
【００５７】
また、クラッドモード除去部を、光ファイバの周方向にわたって溝部が連続して形成された、環状の開口部を有する形態とした場合（図３（ｂ）に示す形態）、クラッドモード光除去効率は８０％程度であり、剪断強度は０．８Ｎであった。
【００５８】
以上より、本発明によればクラッドモード光の除去効率が高く、かつ、機械的強度の高い光ファイバを提供することが可能であった。
【００５９】
次に、本発明の光ファイバの製造方法を説明する。本発明の光ファイバは、クラッドモード光除去部において、クラッドの厚みより小さい深さである溝部を形成可能であれば特に限定されるものではないが、光ファイバのクラッドにレーザ光を集光照射することにより形成することが好ましい。このようにすれば、溝部以外のクラッド表面に無用な傷が加わることを防止でき、また、溝部の底部を滑らかな形状に形成できることから、光ファイバの機械的強度が低下することを防止できる。
【００６０】
これを図７（ａ）参照して説明する。まず、クラッド１０２が露出した光ファイバ１００を用意し、光ファイバ１００をＸＹＺθ方向に移動可能な治具１１０に把持する。このような治具１１０は、例えば特開２００７−２０９９９２号公報に記載されているような、公知のＸＹＺθ４軸制御ステージを用いることができる。
【００６１】
そして、所定強度のレーザ光を照射するよう設定されたレーザ照射器（図示せず）から出射されたレーザ光ｒを、クラッド１０２に所定時間照射する。これにより、クラッド１０２には所定深さの溝部１０４が形成され得る。このとき、レーザ光ｒを複数回に分けて照射し、照射回数により溝部１０４の深さを制御するようにすれば、レーザ光強度を過度に大きくする必要がなく、溝部１０４の形状制御が容易となる。即ち、クラッド１０２に溝部１０４を複数形成する場合において、深さが互いにほぼ等しくなるよう形成することができる。
【００６２】
次に、光ファイバ１００を把持する治具１１０を調整し、光ファイバ１００をレーザ照射器に対しＸ方向及びθ方向に相対移動させ、再びレーザ光ｒを照射して溝部１０４を形成する。このような工程を繰り返すことにより、クラッド１０２に複数の溝部１０４を形成する。
【００６３】
例えば、図１に記載の光ファイバ１００を製造するには、図７（ｂ）に示すように、まずレーザ光ｒを照射して溝部１０４−１を形成し、次に光ファイバ１００を方向Ｘに移動させ、再びレーザ光を照射する。これを繰り返すことにより、溝部１０４−１〜２を形成する。次に、光ファイバをθ方向に回転すると共にＸ方向に移動させ、同様の操作を行う。これにより、光ファイバ１００’には溝部１０４−１〜４に対して方向Ｘおよび方向θについてずれた位置に溝部１０４−２−１〜２を形成することができる。
【００６４】
このようにしてクラッドに対するレーザ照射位置および溝部の深さを調整することにより、光ファイバにおけるクラッドモード光除去部は、クラッドの厚みより小さい深さである溝部を複数有し、このクラッドの周方向（方向θ）において溝部が開口する開口部と、溝部が開口していない非開口部とに区分され、かつ、光ファイバの軸方向（方向Ｘ）において、非開口部に対応する位置に、開口部が存在するように形成することができる。また、レーザ光の照射位置・方向を適宜変更することにより、変形例に示した光ファイバを製造することができる。
【００６５】
次に、本発明の光ファイバを用いた光ケーブルについて、図８を用いて説明する。図８は、本発明の光ファイバを備える光ケーブル１の構成図である。なお、光ケーブル１は、光ファイバ１００を搭載する例について説明する。この図８に示された光ケーブル１は、高強度（例えば２ｋＷ〜１０ｋＷ）のレーザ光を照射して、例えば車両のボデー等の鉄板を溶接・切断するレーザ加工機のレーザ光伝送手段として使用され得る。
【００６６】
光ケーブル１は、レーザ光を伝搬する光ファイバ１００と、この光ファイバ１００の末端を収容するハウジング２と、ハウジング２の後端側に設けられ、光ファイバ１００を把持する把持部３とを備える。
【００６７】
光ファイバ１００は、クラッド１０２の外周を包囲する被覆部１０７を有し、把持部３は被覆部１０７を把持することによって光ファイバ１００を把持することが好ましい。そして、ハウジング２において、クラッド１０２およびクラッドモード光除去部１０３は露出するようになっている。
【００６８】
このように構成することにより、クラッドモード光、具体的には、アライメントのずれによりコア１０１に入射されなかった光（ミスアライメント光）や光ファイバ１００から出射されて加工対象（鉄板等）で反射して戻ってきた光（反射戻り光）をクラッド１０２から除去し、ハウジング２内に放射することができる。
【００６９】
光ファイバ１００の端面には、円柱状のエンドキャップ４が接続されている。エンドキャップ４は、コア１０１と同等の屈折率をもって形成されていると共に、コア１０１よりも大きな径を有している。このようなエンドキャップ４を設けることにより、光ファイバ１００の端面において、外部（空気）との界面における光のエネルギー密度が低下するため、ゴミ等の不純物が付着して焼き付くことによる損傷が生じにくくなる。エンドキャップ４は、例えば融着等により光ファイバ１００の端面に光学接触した構造となっている。エンドキャップ４は、ハウジング２の先端の凹部２ａに収容されて固定される。
【００７０】
光ケーブル１は、光ファイバ１００の端末部を収容する内側管５に包囲された状態でハウジング２内に収容されることが好適である。内側管５は、例えば銅やアルミニウム等のような光を反射させやすい材料で構成されている。これにより、クラッドモード光除去部１０３によって除去され、クラッドモード光除去部１０３から放射されたクラッドモード光が直接ハウジング２に吸収されることとなるため、過度に発熱することによる破損を防止することができる。また、内側管５の内壁面５ａを反射コーティングすることにより、一部の光だけが内側管５に吸収されることとなり、この場合、内側管５の過度の発熱をも防止することができ、さらに好ましい。
【００７１】
ハウジング２と内側管５との間には、冷却水を流すための冷却用スペース６が設けられている。また、ハウジング２には、冷却用スペース６に冷却水を流入させるための入口部７と、冷却用スペース６から冷却水を流出させるための出口部８とが形成されている。レーザ加工機の使用時には、冷却ファンを含む循環系（図示せず）によって冷却水が冷却用スペース６を循環する。これにより、内側管５が効率よく冷却されるようになっている。
【００７２】
内側管５は、ハウジング２内に固定され得る。この固定方法としては、接着剤Ｓによる接着固定や、Ｏ−リング等のパッキンを用いた封止固定が好ましい。このように固定することにより冷却水が内側管５内に流入することを確実に防止できる。そして、クラッドモード光除去部１０３は、内側管５がハウジング２に固定された領域５ｂを避ける位置に設けられている。このように構成すれば、ハウジング２と内側管５とを固定する領域５ｂに設けられた接着剤ＳやＯ−リング等に過度の熱が加わることを防止でき、高強度のレーザ光を伝送する場合における損傷を防止できる。
【００７３】
また、光ファイバ１００は、その端面にクラッド１０２と略同径でコア１０１と同等の屈折率を有するガラスロッド１０８の一端側が光学接続されていると共に、ガラスロッド１０８の他端側がエンドキャップ４と光学接続されていることが好ましい。このようにすれば、クラッドモード光の除去効率を高く維持できると共に、光ファイバ１００の先端側に位置するエンドキャップ４の固定部や領域５ｂと、クラッドモード光除去部１０３とを容易に離間させることができる。また、光ファイバ１００とエンドキャップ４を融着接続する場合には、両者の熱容量差に起因したコア１０１の変形を防止できるため、製造における歩留まりを向上することができる。このような効果は、光ファイバ１００の末端にクラッドモード光除去部１０３が形成されている場合において、より確実にクラッドモード光を除去できる点で特に有利となる。
【００７４】
なお、光ファイバ１００のコア１０１から出射されたレーザビームＲは、拡がりながらガラスロッド１０８及びエンドキャップ４の内部を伝搬する。ここで、ガラスロッド１０８の軸方向の長さは、レーザビームＲがガラスロッド１０８の外周面（側面）１０８ａに達しないような寸法に設定されていればよい。これにより、レーザビームＲがガラスロッド１０８の外周面１０８ａで反射してビーム品質が劣化することが防止される。
【００７５】
ガラスロッド１０８内を通過するレーザビームの拡がり角をＢとすると、この拡がり角Ｂは、光ファイバ１００の開口数ＮＡおよび屈折率ｎを用いて、下記式から得られる。
ＮＡ＝ｎｓｉｎＢ
【００７６】
ここで、光ファイバ１００のコア径を０．２ｍｍ、光ファイバ１００の開口数ＮＡを０．２、コア１０１の屈折率ｎを１．４５、クラッド径を１．０ｍｍとする場合、レーザビームＲがガラスロッド１０８の外周面１０８ａに届かないようにするためには、ガラスロッド１０８の長さを２．９ｍｍとすればよい。
【００７７】
本発明の光ファイバおよび光ケーブルは、その趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。即ち、光ファイバとしては、断面形状が円形のコアであるもののほか、断面形状が矩形状のコアであるものを用いてもよく、コアの断面形状は特に限定されない。また、光ファイバの種類としては、石英製光ファイバ、プラスチック製光ファイバ等、あらゆる種類の光ファイバを使用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００…光ファイバ
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２，７０２…クラッド
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３，７０３…クラッドモード光除去部
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４，７０４…溝部
１０５ａ，２０５ａ，３０５ａ，４０５ａ，５０５ａ，６０５ａ，７０５ａ…開口部
１０５ｂ，２０５ｂ，４０５ｂ，５０５ｂ，６０５ｂ，７０５ｂ…非開口部
１…光ケーブル  ２…ハウジング  ３…把持部  ４…エンドキャップ  ５…内側間
６…冷却用スペース  ７…入口部  ８…出口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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