(57)【要約】【課題】クラッドから除去されたクラッドモード光により悪影響が生じることを防止する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とを備える。クラッド１０２は、クラッド１０２を伝搬するクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１０３を有する。クラッドモード光除去部１０３は、光ファイバ１００の端部に近い側に形成された第１の領域１０３ａと、光ファイバ１００の端部に遠い側に形成された第２の領域１０３ｂとを有し、第１の領域１０３ａのクラッドモード光の除去効率が第２の領域１０３ｂよりも低くなるように形成されている。【選択図】図１
2014010338.tif 000002
【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、前記クラッドを伝搬するクラッドモード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、前記光ファイバの端部に近い側に形成された第１の領域と、前記光ファイバの端部に遠い側に形成された第２の領域とを有し、前記第１の領域の前記クラッドモード光の除去効率が前記第２の領域よりも低くなるように形成されている、
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記第１の領域から前記第２の領域に向かうに従って、前記除去効率が連続的に高くなるように前記クラッドモード光除去部が形成されている、
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】
前記第２の領域の前記第１の領域の反対側には、前記第２の領域より前記除去効率が低い第３の領域が形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記第３の領域から前記第２の領域に向かうに従って、前記除去効率が連続的に高くなるように前記クラッドモード光除去部が形成されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記第１の領域と前記第２の領域の間に、前記除去効率が略等しい複数の領域を含む第４の領域をさらに備え、前記第４の領域の前記除去効率は、前記第１の領域の前記除去効率より高く、前記第２の領域の前記除去効率より低くなっている、
ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記第３の領域と前記第２の領域の間に、前記除去効率が略等しい複数の領域を含む第５の領域をさらに備え、前記第５の領域の前記除去効率は、前記第３の領域の前記除去効率より高く、前記第２の領域の前記除去効率より低くなっている、
ことを特徴とする請求項４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、前記クラッドから前記コアに向けて形成された溝部であり、前記溝部の深さが深いほど前記除去効率が高くなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記コアは前記クラッドより屈折率が高い材料で構成されており、且つ前記クラッドモード光除去部は前記クラッドより屈折率が高い材料で構成されており、前記クラッドモード光除去部は屈折率が高いほど前記除去効率が高くなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記クラッドは、前記溝部の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に構成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記クラッドモード光除去部が形成された領域の前記軸方向の長さは、３ｃｍ以上７ｃｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項１１】
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１〜１０のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光ファイバと、
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形成されている、
ことを特徴とする光ケーブル。
【請求項１３】
前記光ファイバは請求項１１に記載の光ファイバであり、
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１２に記載の光ケーブル。
【請求項１４】
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１２または１３に記載の光ケーブル。
【請求項１５】
前記光ファイバは、前記光ファイバの端面に、前記クラッドモード光除去部が形成されていない領域における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、前記ガラスロッドの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１３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光用光ファイバは、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。また、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】
また、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、特許文献２に記載されているように、それぞれの溝の深さをほぼ同一に形成した場合、クラッドモード光が一番最初に到達する溝部において集中して除去されるため、除去されたクラッドモード光の強度が高く、これによって光ファイバを収容する光コネクタ等が破損するという問題がある。
【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、クラッドから除去されたクラッドモード光により悪影響が生じることを防止する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、信頼性の高い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って、クラッドは、クラッドを伝搬するクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部を有し、クラッドモード光除去部は、光ファイバの端部に近い側に形成された第１の領域と、光ファイバの端部に遠い側に形成された第２の領域とを有し、第１の領域のクラッドモード光の除去効率が第２の領域よりも低くなるように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この光ファイバは、端部に近い側に除去効率が低い第１の領域が形成され、端部に遠い側に除去効率が高い第２の領域が形成されている。よって、クラッドモード光は端部に近い第１の領域から第２の領域に向けて少しずつ除去されていくこととなり、クラッドモード光が集中して除去されることがなくなる。従って、除去されたクラッドモード光の強度が抑えられることとなるため、クラッドモード光により悪影響が生じることを防止することができる。
【００１０】
本発明の光ファイバにおいて、第１の領域から第２の領域に向かうに従って、除去効率が連続的に高くなるようにクラッドモード光除去部が形成されていることが好ましい。また、第２の領域の第１の領域の反対側には、第２の領域より除去効率が低い第３の領域が形成されていることが好ましく、第３の領域から第２の領域に向かうに従って、除去効率が連続的に高くなるようにクラッドモード光除去部が形成されていてもよい。
【００１１】
本発明の光ファイバにおいて、第１の領域と前記第２の領域の間に、上記除去効率が略等しい複数の領域を含む第４の領域をさらに備え、第４の領域の除去効率は、第１の領域の除去効率より高く、第２の領域の除去効率より低くなっていてもよい。
【００１２】
本発明の光ファイバにおいて、第３の領域と第２の領域の間に、上記除去効率が略等しい複数の領域を含む第５の領域をさらに備え、第５の領域の除去効率は、第３の領域の除去効率より高く、第２の領域の除去効率より低くなっていてもよい。
【００１３】
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、クラッドからコアに向けて形成された溝部であり、溝部の深さが深いほど除去効率が高くなるように形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の光ファイバにおいて、コアはクラッドより屈折率が高い材料で構成されており、且つクラッドモード光除去部はクラッドより屈折率が高い材料で構成されており、クラッドモード光除去部は屈折率が高いほど除去効率が高くなるように形成されていてもよい。
【００１５】
本発明の光ファイバにおいて、クラッドは、上記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に構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の光ファイバにおいて、クラッドモード光除去部が形成された領域の軸方向の長さは、３ｃｍ以上７ｃｍ以下であることが好ましい。また、上記の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ことが好ましい。
【００１７】
本発明の光ケーブルは、上記の光ファイバと、上記の光ファイバの端末部を収容し、前端部において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、上記の光ファイバを把持する把持部とを備える。そして、上記の光ファイバは、クラッドの外周を包囲する被覆部をさらに有し、把持部は、この被覆部を把持することによって上記の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。
【００１８】
本発明の光ケーブルにおいて、上記の光ファイバは、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ことが好ましい。
【００１９】
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。そして、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ことが好ましい。
【００２０】
本発明の光ケーブルにおいて、光ファイバは、その端面に、クラッドモード光除去部が形成されていない領域における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、このガラスロッドの他端側がエンドキャップと接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、クラッドモード光を光ファイバのクラッドモード光除去部において分散して放射することができるため、放射するクラッドモード光の密度を低下させることができる。従って、クラッドから除去されたクラッドモード光により悪影響が生じることを防止する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、信頼性の高い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】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態における光ファイバの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における光ファイバの製造装置を説明する側面図である。
【図３】（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４】本発明の変形例における光ファイバの断面図である。
【図５】本発明の変形例における光ファイバの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、同一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。
【００２４】
本実施形態の光ファイバは、長手方向に延在して形成される線状を呈しており、その断面形状は例えば円形となっている。また、本実施形態の光ファイバは、例えば石英ガラスによって構成されており、レーザ光を伝送し、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。以下で、図１を参照して本実施形態の光ファイバについて説明する。図１は、本実施形態の光ファイバを軸方向に延びる面で切断したときの断面図（ＸＺ面）である。なお、各図において、矢印ｘは光ファイバの軸方向を示し、矢印ｚは光ファイバの径方向を示し、矢印θは光ファイバの周方向を示す。
【００２５】
光ファイバ１００は、レーザ光等を伝送するためのコア１０１と、コア１０１を被覆するクラッド１０２とを備える。クラッド１０２は、クラッド１０２内を伝搬するクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１０３を備える。コア１０１は、その屈折率がクラッド１０２の屈折率より高い材料で構成されている。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。
【００２６】
クラッドモード光除去部１０３は、第１の領域１０３ａと、第２の領域１０３ｂと、第３の領域１０３ｃと、第４の領域１０３ｄと、第５の領域１０３ｅとを備えており、それぞれの領域１０３ａ〜１０３ｅはクラッド１０２内のクラッドモード光を除去する機能を有する。また、クラッドモード光除去部１０３は、光ファイバ１００の末端に設けられている。具体的には、例えば、光ファイバ１００の端面と、クラッドモード光除去部１０３の末端側の端部との距離は、クラッドモード光除去部１０３内に形成された溝部１０４ａ〜ｅ間の距離よりも小さくなっている。
【００２７】
第１の領域１０３ａは、第２〜第５の領域１０３ｂ〜ｅよりも光ファイバ１００の末端側に設けられている。第１の領域１０３ａは、深さＤ１の溝部１０４ａを複数有し、クラッド１０２内のクラッドモード光は溝部１０４ａで散乱されてクラッド１０２から放出されることにより除去される。溝部１０４ａは、例えば周方向に連続して形成された溝であり、光ファイバ１００の軸方向に所定の間隔を空けて複数形成されている。
【００２８】
第２の領域１０３ｂは、第１の領域１０３ａおよび第４の領域１０３ｄよりも光ファイバ１００の根元側に、且つ第３の領域１０３ｃおよび第５の領域１０３ｅよりも光ファイバ１００の末端側に設けられている。第３の領域１０３ｃは、第１、第２、第４、第５の領域１０３ａ，ｂ，ｄ，ｅよりも光ファイバ１００の根元側に設けられている。第４の領域１０３ｄは、第１の領域１０３ａよりも光ファイバ１００の根元側に、且つ第２、第３、第５の領域１０３ｂ、ｃ、ｅよりも光ファイバ１００の末端側に設けられている。第５の領域１０３ｅは、第１、第２、第４の領域１０３ａ，ｂ，ｄよりも光ファイバ１００の根元側に、且つ第３の領域１０３ｃよりも光ファイバ１００の末端側に設けられている。第２〜第５の領域１０３ｂ〜ｅは、第１の領域１０３ａと同様、クラッド１０２内のクラッドモード光を除去する溝部１０４ｂ〜ｅをそれぞれ有し、溝部１０４ｂ〜ｅは光ファイバ１００の軸方向に所定の間隔を空けて複数形成されている。なお、各溝部１０４ａ〜ｅは、その底部が滑らかになるように加工されていることが好ましい。
【００２９】
ここで、溝部１０４ｂ〜ｅの深さは、それぞれＤ２〜Ｄ５となっている。深さＤ２，Ｄ４，Ｄ５は、いずれも溝部１０４ａの深さＤ１よりは深くなっているが、深さＤ３は深さＤ１と同程度となっている。溝部１０４ｂの深さＤ２は、深さＤ１、深さＤ３、深さＤ４、及び深さＤ５、のいずれよりも深くなっている。また、溝部１０４ｃの深さＤ３は、深さＤ４及び深さＤ５よりも浅くなっている。そして、深さＤ４と深さＤ５はそれぞれ同程度となっている。
【００３０】
このような光ファイバ１００において、クラッドモード光が光ファイバ１００に入射される際のクラッドモード光の挙動について説明する。ここで、クラッドモード光としては、例えば、光ファイバ１００のコア１０１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末端から光ファイバ１００に入射する光が想定される。光ファイバ１００に入射した光のうち、コア１０１に入射しなかったクラッドモード光は、クラッド１０２内を伝送する。そして、クラッド１０２内を伝送するクラッドモード光の一部が、第１の領域１０３ａの溝部１０４ａに到達し、反射および散乱され、クラッド１０２の外部に放出され、除去される。一方、溝部１０４ａに到達しなかったクラッドモード光は、そのままクラッド１０２内を伝搬する。
【００３１】
そして、上記で溝部１０４ａに到達しなかったクラッドモード光の一部は、第４の領域１０３ｄの溝部１０４ｄに到達し、反射および散乱され、クラッド１０２の外部に放出され、除去される。一方、溝部１０４ｄに到達しなかったクラッドモード光は、そのままクラッド１０２内を伝搬し、第２の領域１０３ｂの溝部１０４ｂに到達し、反射および散乱されて除去される。
【００３２】
ここで、光ファイバ１００におけるクラッドモード光の除去効率は、溝部１０４ａ〜ｅの深さＤ１〜Ｄ５に応じて高くなる。即ち、溝部１０４ａ〜ｅの深さＤ１〜Ｄ５が深いほど、クラッド１０２内を伝搬するクラッドモード光が溝部１０４ａ〜ｅに到達する可能性が高くなり、クラッドモード光が反射および散乱され、除去される可能性も高くなる。よって、本実施形態において、クラッドモード光の除去効率は、最も深い溝部１０４ｂを有する第２の領域１０３ｂが最も高く、その次に溝部１０４ｄ，ｅを有する第４、第５の領域１０３ｄ，ｅが高く、最も浅い溝部１０４ａ，ｃを有する第１、第３の領域１０３ａ，ｃが最も低くなっている。
【００３３】
このように、光ファイバ１００にあっては、端部に近い側に除去効率が低い第１の領域１０３ａが形成され、端部に遠い側に除去効率が高い第２の領域１０３ｂが形成されているため、クラッドモード光は端部に近い第１の領域１０３ａから第２の領域１０３ｂに向けて少しずつ除去されていくこととなり、クラッドモード光が集中して除去されることがなくなる。従って、除去されたクラッドモード光の強度が抑えられるため、クラッドモード光により悪影響が生じることを防止することができる。
【００３４】
また、光ファイバ１００には、第１の領域１０３ａから第２の領域１０３ｂに向かうに従ってクラッドモード光の除去効率が連続的に高くなるようにクラッドモード光除去部１０３が形成されており、第１の領域１０３ａと第２の領域１０３ｂの間には除去効率が略等しい複数の溝部１０４ｄを含む第４の領域１０３ｄを備え、第４の領域１０３ｄの除去効率は第１の領域１０３ａの除去効率より高く第２の領域１０３ｂの除去効率より低くなっている。このように、第１の領域１０３ａから、第４の領域１０３ｄ、第２の領域１０３ｂに向かうに従って徐々にクラッドモード光の除去効率が高くなっているため、クラッドモード光は各領域で少しずつ除去されることとなり、集中的にクラッドモード光が放出される事態を回避することができる。
【００３５】
また、光ファイバ１００において、クラッドモード光除去部１０３は、クラッド１０２からコア１０１に向けて形成された溝部１０４ａ〜ｅで構成されており、溝部１０４ａ〜ｅの深さが深いほど除去効率が高くなるように形成されている。このため、簡易な構成でクラッドモード光除去部１０３を形成することができる。
【００３６】
次に、光ファイバ１００において、クラッドモード光が光ファイバ１００の根元側から末端側に伝搬する際のクラッドモード光の挙動について説明する。光ファイバ１００の根元側から末端側に伝搬するクラッドモード光のうち、その一部は、第３の領域１０３ｃの溝部１０４ｃに到達し、反射および散乱され、クラッド１０２の外部に放出され、除去される。一方、溝部１０４ｃに到達しなかったクラッドモード光は、そのままクラッド１０２内を伝搬する。
【００３７】
そして、溝部１０４ｃに到達しなかったクラッドモード光の一部は、第５の領域１０３ｅの溝部１０４ｅに到達し、反射および散乱され、除去される。一方、溝部１０４ｅに到達しなかったクラッドモード光は、そのままクラッド１０２内を伝搬し、第２の領域１０３ｂの溝部１０４ｂに到達し、反射および散乱されて除去される。
【００３８】
このように、光ファイバ１００にあっては、第２の領域１０３ｂの第１の領域１０３ａの反対側には、第２の領域１０３ｂより除去効率が低い第３の領域１０３ｃが形成されており、第３の領域１０３ｃから第２の領域１０３ｂに向かうに従って除去効率が連続的に高くなっている。また、第３の領域１０３ｃと第２の領域１０３ｂの間に、除去効率が略等しい複数の溝部１０４ｅを含む第５の領域１０３ｅを備え、第５の領域１０３ｅの除去効率は第３の領域１０３ｃの除去効率より高く、第２の領域１０３ｂの除去効率より低くなっている。このように、第３の領域１０３ｃから、第５の領域１０３ｅ、第２の領域１０３ｂに向かうに従って徐々にクラッドモード光の除去効率が高くなっているため、光ファイバ１００の末端が光の出射端であって、光ファイバ１００の根元側から末端側にクラッドモード光が伝搬する場合においても、当該クラッドモード光は第３の領域１０３ｃから第５の領域１０３ｅ、第２の領域１０３ｂに向けて少しずつ除去されていくこととなり、クラッドモード光が集中的に除去されることがなくなるため、光ファイバ１００に光を入射する場合と同様の効果が得られる。
【００３９】
また、光ファイバ１００にあっては、クラッドモード光除去部１０３は、光ファイバ１００の末端に形成されているため、光ファイバ１００に入射した光は、クラッド１０２に入射した直後にクラッドモード光除去部１０３に到達する。従って、光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１０３に到達するため、大きな伝搬角を有した光を確実に溝部１０４ａ〜ｅに導くことができる。なお、光ファイバ１００の末端に溝部１０４ａ〜ｅを密に形成した場合も同様の効果が得られる。これに対して、クラッドモード光除去部１０３が光ファイバ１００の末端に形成されていない場合には、光ファイバ１００に入射した光は、平均化された後にクラッドモード光除去部に到達するため、溝部１０４ａ〜ｅの内側部分のクラッド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し得る。
【００４０】
ところで、溝部１０４ａ〜ｅが形成された領域であるクラッドモード光除去部１０３の軸方向（Ｘ方向）の長さは、３ｃｍ以上７ｃｍ以下となっ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の長さを３ｃｍ以上７ｃｍ以下とすることによって、クラッドモード光の高い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。
【００４１】
一方、クラッド１０２は、その溝部１０４ａ〜ｅにおけるクラッド１０２の厚みが、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に構成されていることが好適である。光が屈折率の異なる媒質を伝搬する際、全反射における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と等しくなるが、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、例えばエバネッセント光が浸み出る領域はコア１０１の外周からλ／２πとなっている。
【００４２】
ここで、このエバネッセント光が浸み出る領域にまで溝部が到達している場合、コアを伝搬する光の一部が溝部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、クラッド１０２は、溝部１０４ａ〜ｅの底部における厚みが、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す領域より厚く構成されていることが好ましい。よって、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、上述した近似を用いて、溝部１０４ａ〜ｅにおけるクラッド１０２の厚みを０．３μｍ以上とすることができ、好ましくは伝搬光の波長程度である１μｍ以上、さらに好ましくは波長の５倍程度である５μｍ以上とすればよい。
【００４３】
さらに、本発明に係る光ファイバは、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。即ち、上記ではクラッドモード光除去部１０３が複数の溝部１０４ａ〜ｅを備えて構成される例について説明したが、例えばクラッド１０２にガラスパイプを付けて屈折率を変化させる等、溝部以外でクラッドモード光除去部を構成することも可能である。
【００４４】
ここで、クラッドモード光の除去効率は、媒質の屈折率の高さに応じて高くなる。即ち、クラッドモード光除去部１０３を溝部１０４ａ〜ｅとせずにクラッド１０２より屈折率が高い材料で構成した場合、その屈折率が高いほどクラッドモード光は放出、除去される可能性が高くなる。よって、溝部１０４ａ〜ｅを設けない場合には、第２の領域１０３ｂの屈折率を最も高くして、第４、第５の領域１０３ｄ，ｅの屈折率をその次に高くし、第１、第３の領域１０３ａ，ｃの屈折率を最も低くすれば、クラッドモード光の除去効率は第２の領域１０３ｂが最も高くなり、第４、第５の領域１０３ｄ，ｅの除去効率がその次に高くなり、第１、第３の領域１０３ａ，ｃの除去効率が最も低くなって、溝部１０４ａ〜ｅを設ける場合と同様の効果が得られる。
【００４５】
また、コア１０１はクラッド１０２より屈折率が高い材料で構成されており、且つクラッドモード光除去部１０３はクラッド１０２より屈折率が高い材料で構成されている。よって、クラッドモード光除去部１０３が、その屈折率が高いほど除去効率が高くなるように形成されている場合、溝部１０４ａ〜ｅを備える場合と同様、クラッドモード光を少しずつ除去させることが可能となるため、集中的にクラッドモード光が放出される事態を回避できる。
【００４６】
次に、本発明の光ファイバの製造方法について説明する。本発明の光ファイバの製造方法は、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中照射して溝部を形成することが好ましい。このようにすれば、クラッドの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、機械的強度が高い光ファイバを製造することができる。
【００４７】
上記のように溝部を形成する手法としては、集光したレーザ光を走査する手法、ライン状に整形したレーザ光を用いる手法が好適である。レーザ光の照射によって光ファイバを製造する方法について図２を参照して説明する。ここでは、本発明の光ファイバのうち、上述したクラッド１０２を有する光ファイバ１００を例示して説明し、溝部１０４ａ〜ｅは溝部１０４としてまとめて説明する。まず、光ファイバ１００を用意して、光ファイバ１００をＸ方向、θ方向、Ｚ方向、並びにＸ方向およびＺ方向に対して垂直なＹ方向、の４方向に移動可能な治具１５０に把持させる。治具１５０としては、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。
【００４８】
そして、所定強度のレーザ光を照射するように設定されたレーザ照射器（図示せず）からレーザ光ｒを出射し、このレーザ光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、軸方向に対して所定の角度を有するレーザ光ｒを光ファイバ１００に照射して、光ファイバ１００にライン状の溝を形成する。
【００４９】
次に、治具１５０を調整して光ファイバ１００をレーザ照射器に対してＸ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。
【００５０】
次に、治具１５０を調整し、光ファイバ１００をレーザ照射器に対してθ方向に相対移動させ、光ファイバ１００を軸の周りに所定角度だけ回転させて同様の操作を行い、ライン状の溝がつながるようにさらにライン状の溝部を形成する。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、溝部の位置や深さが異なる光ファイバを製造することができる。
【００５１】
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３を用いて説明する。図３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。ここでは、光ファイバ１００を搭載する例について説明する。この図３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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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
【００６２】
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。
【００６３】
以上、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、上記実施形態では、図１に示すように、光ファイバ１００の末端側及び根元側にクラッドモード光の除去効率が低い第１の領域１０３ａ及び第３の領域１０３ｃが設けられ、第１の領域１０３ａと第３の領域１０３ｃとの間にクラッドモード光の除去効率が高い第２の領域１０３ｂが設けられる例について説明した。しかし、例えば、図４のコア２０１及びクラッド２０２を備えた光ファイバ２００に示すように、第３の領域１０３ｃ及び第５の領域１０３ｅに相当する領域を設けなくてもよい。
【００６４】
具体的には、光ファイバ２００では、光ファイバ２００の末端にクラッドモード光の除去効率が最も低い溝部２０４ａを有する第１の領域２０３ａが設けられ、第１の領域２０３ａの根元側に除去効率が溝部２０４ａより高い溝部２０４ｂを有する第２の領域２０３ｂが設けられ、第２の領域２０３ｂの根元側に除去効率が溝部２０４ｂより高い溝部２０４ｃを有する第３の領域２０３ｃが設けられている。
【００６５】
このような光ファイバ２００では、端部に近い側に除去効率が低い第１の領域２０３ａが形成され、端部に遠い側に除去効率が高い第３の領域２０３ｃが形成されているため、クラッドモード光は端部に近い第１の領域２０３ａから第２の領域２０３ｂに向けて、そして、第２の領域２０３ｂから第３の領域２０３ｃに向けて、少しずつ除去されていくこととなり、クラッドモード光が集中して除去されることがなくなる。従って、除去されたクラッドモード光の強度が抑えられることとなるため、クラッドモード光により悪影響が生じることを防止することができる。
【００６６】
また、光ファイバの末端が光の出射端となる場合においては、例えば、図５のコア３０１及びクラッド３０２を備えた光ファイバ３００に示すように、上記実施形態における第１の領域１０３ａ及び第４の領域１０３ｄに相当する領域を設けなくてもよい。
【００６７】
具体的には、光ファイバ３００では、光ファイバ３００の末端にクラッドモード光の除去効率が最も高い溝部３０４ａを有する第１の領域３０３ａが設けられ、第１の領域３０３ａの根元側に除去効率が溝部３０４ａより低い溝部３０４ｂを有する第２の領域３０３ｂが設けられ、第２の領域の根元側に除去効率が溝部３０４ｂより低い溝部３０４ｃを有する第３の領域３０３ｃが設けられている。
【００６８】
このような光ファイバ３００においては、クラッドモード光は、根元側から末端側に伝搬するため、最も根元側の第３の領域３０３ｃから第２の領域３０３ｂに向けて、そして、第２の領域３０３ｂから第１の領域３０３ａに向けて、少しずつ除去されていくこととなり、この場合もクラッドモード光が集中して除去されることがなくなる。従って、光ファイバ３００では、上記光ファイバ１００及び光ファイバ２００と同様の効果が得られる。
【００６９】
また、本発明に係る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】
【００７０】
１００，２００，３００…光ファイバ、１０１，２０１，３０１…コア、１０２，２０２，３０２…クラッド、１０３ａ，２０３ａ，３０３ａ…第１の領域、１０３ｂ，２０３ｂ，３０３ｂ…第２の領域、１０３ｃ，２０３ｃ，３０３ｃ…第３の領域、１０３ｄ…第４の領域、１０３ｅ…第５の領域、１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ…溝部、１０７…被覆部、１０８…ガラスロッド、１０８ａ…外周面、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…内側管、５ａ…内壁面、５ｂ…固定部、６…冷却用スペース、７…入口部、８…出口部、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５…深さ、Ｒ…レーザビーム。
【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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