(57)【要約】  コア径が異なる光ファイバ同士を簡便に接続可能な光学モジュール及び光出力装置を提供する。  光学モジュール（１４、２１４、３１４）は、レーザ光の入射側に対応する入射側光ファイバ（４１）と、レーザ光の出射側に対応する出射側光ファイバ（４２）と、入射側光ファイバ（４１）及び出射側光ファイバ（４２）を光学的に接続する接続部位（４３）を覆う位置に設けられる接続保護部（４４）と、を備え、出射側光ファイバ（４２）は、入射側光ファイバと比べて大きいコア径（４１ａのコア径＜４１ｂのコア径）を有し、接続部位（４３）は、入射側光ファイバ（４１）及び出射側光ファイバ（４２）のコア部（４１ａ、４２ａ）同士が不連続な形状で接続された部位であり、接続保護部（４４）は、熱伝導性保護材、及び／又は入射側光ファイバのクラッド部（４１ｂ）と比べて同等以上の屈折率を有する光屈折性保護材からなる。
2017135465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光の入射側に対応する第１の光ファイバと、
前記レーザ光の出射側に対応する第２の光ファイバと、
前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバを光学的に接続する接続部位を覆う位置に設けられる接続保護部と、
を備え、
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバと比べて大きいコア径を有し、
前記接続部位は、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのコア部同士が不連続な形状で接続された部位であり、
前記接続保護部は、熱伝導性保護材、及び／又は前記第１の光ファイバのクラッド部と比べて同等以上の屈折率を有する光屈折性保護材からなる
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項２】
前記接続保護部は、前記クラッド部の外周面の上に設けられており、前記レーザ光の出射側から入射側に向かって順に、前記熱伝導性保護材からなる第１の保護材、及び、前記光屈折性保護材からなる第２の保護材を有することを特徴とする請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項３】
前記接続保護部は、前記クラッド部の外周面の上に設けられており、前記レーザ光の出射側から入射側に向かって順に、前記熱伝導性保護材からなる第１の保護材、前記光屈折性保護材からなる第２の保護材、及び前記熱伝導性保護材からなる第３の保護材を有することを特徴とする請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記第２の光ファイバ側には、出射された前記レーザ光を集光し外部に出力する出力ユニットが光学的に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学モジュールと、
前記光学モジュールにレーザ光を入射する光源ユニットと、
前記光学モジュールから出射された前記レーザ光を外部に出力する出力ユニットと、
を備えることを特徴とする光出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア径の異なる光ファイバ同士を接続するための光学モジュール、及び当該光学モジュールを含んで構成される光出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光源からの光を伝搬するため、径の異なる光ファイバ同士の端部において、被覆を除去してクラッドを露出させた後、光ファイバ同士の端面を対向させて芯の位置を調整してから加熱することにより融着接続している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０９９９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光源から離れた位置まで光を伝搬したいという要望があり、光源から長距離にある位置まで光を伝搬する場合、誘導ラマン散乱（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｒａｍａｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ：ＳＲＳ）を抑制するために光ファイバのコア径を大きくする必要がある。しかし、コア径の異なる光ファイバ同士を融着接続する場合、融着接続した付近で光が漏れることにより、光ファイバを破損してしまうおそれがある。【０００５】
そこで、上記のような融着ロスを減らすため、ＦＦＣ（Ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｕｎｉｔ）などの空間結合系による接続、或いは、コア部同士が連続形状となるようにテーパ状に融着接続する方法が考えられる。しかし、作業工程数が多く製造コストが高くなるという問題が生じる。【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、コア径が異なる光ファイバ同士の接続に関し、作業工数及び製造コストの削減を両立可能な光学モジュール及び光出力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の光学モジュールは、レーザ光の入射側に対応する第１の光ファイバと、前記レーザ光の出射側に対応する第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバを光学的に接続する接続部位を覆う位置に設けられる接続保護部と、を備え、前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバと比べて大きいコア径を有し、前記接続部位は、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのコア部同士が不連続な形状で接続された部位であり、前記接続保護部は、熱伝導性保護材、及び／又は前記第１の光ファイバのクラッド部と比べて同等以上の屈折率を有する光屈折性保護材からなる。【０００８】
コア径が相対的に小さい前記第１の光ファイバをレーザ光の入射側に、コア径が相対的に大きい前記第２の光ファイバをレーザ光の出射側にそれぞれ設けたため、コア部同士が不連続な形状のまま単純に接続された接続部位であっても、レーザ光を漏れなく順方向に伝搬させることができる。【０００９】
ところが、何らかの理由によりレーザ光の戻りが発生し、逆方向に伝搬された戻り光が接続部位まで到達する場合がある。このとき、コア径の大小関係から、接続部位を介して戻り光がクラッド部に漏れ出すことになる。これにより、逆方向の漏れ光が光ファイバの外に排出される際に、接続部位の付近にて温度が上昇し、光ファイバが変質又は破損してしまう可能性がある。さらに、逆方向の漏れ光がクラッド部を伝搬することで、入射側に配置される光学部品又は電子部品等に影響を与える懸念もある。【００１０】
そこで、熱伝導性保護材で接続部位を含んで覆うことにより、逆方向の漏れ光を徐々にクラッド部の外に逃がしつつ、接続部位の付近での温度上昇を抑制することができる。これと併せて又はこれとは別に、第１の光ファイバのクラッド部よりも屈折率が相対的に高い光屈折性保護材で接続部位を覆うことにより、逆方向の漏れ光をクラッド部の外へ速やかに排出することができる。【００１１】
そして、上記の構成を組み合わせることにより、コア径が異なる光ファイバ同士の接続に関し、作業工数及び製造コストの削減を両立可能な光学モジュールを提供することができる。【００１２】
また、前記接続保護部は、前記クラッド部の外周面の上に設けられており、前記レーザ光の出射側から入射側に向かって順に、前記熱伝導性保護材からなる第１の保護材、及び、前記光屈折性保護材からなる第２の保護材を有していることが好ましい。これにより、接続部位の付近での温度上昇を優先的に抑制可能となり、なおも残存する逆方向の漏れ光をクラッド部の外へ速やかに排出することができる。【００１３】
さらに、前記接続保護部は、前記クラッド部の外周面の上に設けられており、前記レーザ光の出射側から入射側に向かって順に、前記熱伝導性保護材からなる第１の保護材、前記光屈折性保護材からなる第２の保護材、及び、前記熱伝導性保護材からなる第３の保護材を有していることが好ましい。これにより、接続部位の付近での温度上昇を優先的に抑制可能となり、なおも残存する逆方向の漏れ光をクラッド部の外へ速やかに排出することができる。逆方向の漏れ光がさらに残存する場合、この漏れ光を徐々にクラッド部の外に逃がしつつ、第２の保護材の付近での温度上昇を抑制することができる。【００１４】
また、前記第２の光ファイバ側には、出射された前記レーザ光を集光し外部に出力する出力ユニットが光学的に接続されることが好ましい。レーザ光を集光し外部に出力する出力ユニットに関し、レーザ光の集光状態に応じて上述した戻り光の光量が変化する傾向がある。そこで、戻り光の光量が予期せずに増加した場合において、逆方向の漏れ光を徐々にクラッド部の外に逃がしつつ、接続部位の付近での温度上昇を抑制する効果が顕著に現れる。また、これと併せて又はこれとは別に、第１の光ファイバのクラッド部よりも屈折率が相対的に高い光屈折性保護材で接続部位を覆うことにより、逆方向の漏れ光をクラッド部の外へ速やかに排出することができる効果が顕著に現れる。【００１５】
本発明の光出力装置は、上記したいずれかの光学モジュールと、前記光学モジュールにレーザ光を入射する光源ユニットと、前記光学モジュールから出射された前記レーザ光を外部に出力する出力ユニットと、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、コア径が異なる光ファイバ同士の接続に関し、作業工数及び製造コストの削減を両立可能な光学モジュール及び光出力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る光出力装置の概略を示す平面図である。
【図２】（ａ）図１に示す光学モジュールの構成を示す断面図、（ｂ）（ａ）に示す接続保護部の変形例を示す断面図である。
【図３】図１に示す光学モジュールに接続される出力ユニットを示す平面図である。
【図４】第２実施形態に係る光学モジュールの構成を示す断面図である。
【図５】第３実施形態に係る光学モジュールの構成を示す断面図である。
【図６】他の実施形態に係る光出力装置の概略を示す平面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）他の実施形態に係る光学モジュールの接続保護部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る光学モジュール及び光出力装置について図面を参照して説明する。
【００１９】
［１．第１の実施形態］
はじめに、図１を参照して、第１実施形態に係る光出力装置の概略構成について説明する。
【００２０】
［１−１．光出力装置の概略構成］
図１に示すように、第１実施形態に係る光出力装置１は、レーザ光を放射する光源ユニット１２と、光源ユニット１２と出力ユニット１６を光学的に接続する光学モジュール１４と、光学モジュール１４から出射されたレーザ光を出力する出力ユニット１６を備えている。
【００２１】
光源ユニット１２は、励起光源である半導体レーザ素子２１１〜２１ｎと、半導体レーザ素子２１１〜２１ｎが出力する励起光を導波するマルチモード光ファイバ２２１〜２２ｎと、マルチモード光ファイバ２２１〜２２ｎが導波した励起光を結合し、ダブルクラッド光ファイバ２３から出力させるＴＦＢ（Ｔａｐｅｒｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｕｎｄｌｅ）２４、２５と、各ダブルクラッド光ファイバ２３と接続点Ｃ１、Ｃ４において接続するダブルクラッド型の光ファイバグレーティング２６、２７と、光ファイバグレーティング２６、２７と接続点Ｃ２、Ｃ３において接続するダブルクラッド型の希土類元素添加光ファイバ２８と、ＴＦＢ２４に接続した出力光ファイバ２９とを備えている。
【００２２】
半導体レーザ素子２１１〜２１ｎが出力する励起光の波長は９１５ｎｍ近傍である。また、光ファイバグレーティング２６は、中心波長が１０７０ｎｍであり、中心波長及びその周辺の約４ｎｍの幅の波長帯域における反射率が約１００％であり、波長９１５ｎｍの光はほとんど透過する。また、光ファイバグレーティング２７は、中心波長が１０７０ｎｍであり、中心波長における反射率が１０〜３０％程度であり、反射波長帯域の半値全幅が約１ｎｍであり、波長９１５ｎｍの光はほとんど透過する。したがって、光ファイバグレーティング２６、２７は、波長１０７０ｎｍの光に対して光共振器を構成する。また、希土類元素添加光ファイバ２８は、コア部に増幅物質であるイッテルビウム（Ｙｂ）イオンが添加された増幅光ファイバである。
【００２３】
上述した各光ファイバは、いずれも石英ガラス系の光ファイバであり、ダブルクラッド光ファイバ２３と光ファイバグレーティング２６は接続点Ｃ１、光ファイバグレーティング２６と希土類元素添加光ファイバ２８は接続点Ｃ２、希土類元素添加光ファイバ２８と光ファイバグレーティング２７は接続点Ｃ３、光ファイバグレーティング２７とダブルクラッド光ファイバ２３は接続点Ｃ４において融着接続されている。なお、出力光ファイバ２９は接続点Ｃ５において光学モジュール１４と融着接続されている。
【００２４】
［１−２．光学モジュールの構成］
次に、図２を参照して、光学モジュール１４の構成について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、光学モジュール１４は、レーザ光の入射側（矢印Ａ側）に対応する入射側光ファイバ（第１の光ファイバ）４１と、レーザ光の出射側（矢印Ｂ側）に対応する出射側光ファイバ（第２の光ファイバ）４２と、入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を光学的に接続する接続部位４３を覆う位置に設けられた接続保護部４４と、入射側光ファイバ４１及び出射側光ファイバ４２が載置される基材４５を備える。
【００２５】
入射側光ファイバ４１は、コア部４１ａとコア部４１ａの外周に設けられたクラッド部４１ｂと、クラッド部４１ｂの外周に設けられ、低屈折率の樹脂等からなる被覆部４１ｃとを有している。例えば、コア部４１ａの直径（以下、コア径Ｄ１）は１００μｍであり、クラッド部４１ｂの直径（クラッド径）は４００μｍである。被覆部４１ｃの直径（被覆径）は、９００μｍである。
【００２６】
出射側光ファイバ４２は、コア部４２ａと、コア部４２ａの外周に設けられたクラッド部４２ｂと、クラッド部４２ｂの外周に設けられ、低屈折率の樹脂等からなる被覆部４２ｃとを有している。例えば、コア部４２ａの直径（以下、コア径Ｄ２）は２００μｍであり、コア径Ｄ１よりも大きい。また、クラッド部４２ｂの直径（クラッド径）は４００μｍであり、クラッド部４１ｂの直径と同じである。被覆部４１ｃの直径（被覆径）は、９００μｍである。
【００２７】
入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２は、接続部位４３の周囲では被覆部４１ｃ及び被覆部４２ｃが除去された状態にて、接続点Ｃ６で融着接続されている。図２（ａ）に示す例では、出射側光ファイバ４２における除去した被覆の長さＬ１は、入射側光ファイバ４１における除去した被覆の長さＬ２に略等しい（Ｌ１≒Ｌ２）。また、図２（ｂ）に示す例では、出射側光ファイバ４２における長さＬ１は、入射側光ファイバ４１における除去した被覆の長さＬ３よりも小さい（Ｌ１＜Ｌ３）。
【００２８】
接続点Ｃ６を含む接続部位４３では、入射側光ファイバ４１のコア部４１ａと出射側光ファイバ４２のコア部４２ａ同士が不連続な形状で接続されている。ここでは、軸方向に沿ったコア断面積が接続点Ｃ６で階段状に変化する段差形状となっている。
【００２９】
接続保護部４４は、クラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂの外周面の上であって接続点Ｃ６を跨ぐ位置に設けられている。接続保護部４４は、シリコーン系の熱伝導性コンパウンドを含む熱伝導性保護材からなる。熱伝導性保護材として、クラッド部４１ｂ又はクラッド部４２ｂと比べて熱伝導率が高い材料を用いてもよい。具体的には、窒化ホウ素をフィラーとして含む米国コメリクス社製のＴ６４４を用いることが好ましい。なお、熱伝導性保護材は、クラッド部４１ｂ又はクラッド部４２ｂを伝搬する光を徐々にクラッド部４１ｂ又はクラッド部４２ｂの外に逃がす材料、クラッド部４１ｂ又はクラッド部４２ｂから熱伝導性保護材に漏れた光を散乱させて一度に吸収されることがない材料であれば、他の材料を用いてもよい。また、熱伝導性保護材は、略垂直にレーザ光を当てた場合の厚さ１ｍｍあたりの透過率が０．５％以上、１０％以下であり、特に、１％以上、１０％以下であることが好ましい。なお、略垂直にレーザ光を当てた場合の厚さ１ｍｍあたりの透過率は、熱伝導性保護材が無い場合のレーザパワーと熱伝導性保護材を透過したレーザパワーの比を測定し、測定に用いた熱伝導性保護材の厚さにより求めることが可能である。
【００３０】
基材４５は、熱伝導性の高いアルミニウム等の金属からなる概略直方体状の部材であり、接続保護部４４の全体を網羅可能な長さを有している。この基材４５には、溝４６が形成されており、この溝４６内には接続保護部４４と、接続保護部４４付近の入射側光ファイバ４１及び出射側光ファイバ４２が収容されている。収容された入射側光ファイバ４１及び出射側光ファイバ４２は、基材４５の両端部付近でシリコーン等からなる固定材４７により固定されている。
【００３１】
［１−３．光学モジュールの製造方法］
次に、図２（ａ）を参照して、光学モジュール１４の製造方法について説明する。
【００３２】
まず、光源ユニット１２の下流側に接続される入射側光ファイバ４１と、出力ユニット１６の上流側に接続される出射側光ファイバ４２を準備する。被覆部４２ｃのうち接続点Ｃ６からレーザ光の順方向（矢印Ａ方向）へ所定長さ（Ｌ１に余剰分を加えた長さ）の被覆を除去し、被覆部４１ｃのうち接続点Ｃ６からレーザ光の逆方向（戻り方向；矢印Ｂ方向）へ所定長さ（Ｌ２に余剰分を加えた長さ）の被覆を除去する。そして、図示しない融着機を用いて、入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を融着接続する。この融着機は、コア部４１ａとコア部４２ａ同士が連続形状となるようにテーパ状に融着する機能を有さず、一般的な融着機能を有する点に留意する。
【００３３】
そして、露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂの外周面の上であって接続点Ｃ６の付近に熱伝導性保護材を塗布することにより、接続部位４３を覆う接続保護部４４を設ける。最後に、基材４５の溝４６内に入射側光ファイバ４１及び出射側光ファイバ４２を収容し、基材４５の両端部付近でシリコーン等からなる固定材４７により入射側光ファイバ４１及び出射側光ファイバ４２を固定することで、光学モジュール１４が完成する。
【００３４】
［１−４．光出力装置の動作］
次に、図１〜図３を参照して、光出力装置１の動作について説明する。なお、図３は、出力ユニット１６の一形態を示す概略正面図である。
【００３５】
図１に示すように、半導体レーザ素子２１１〜２１ｎが波長９１５ｎｍ近傍の励起光を出力すると、マルチモード光ファイバ２２１〜２２ｎが各励起光を導波し、ＴＦＢ２４、２５が、導波した各励起光を結合してダブルクラッド光ファイバ２３に出力する。ダブルクラッド光ファイバ２３は結合した励起光をマルチモードで伝搬する。その後、光ファイバグレーティング２６、２７がダブルクラッド光ファイバ２３を伝搬した励起光を透過して、希土類元素添加光ファイバ２８に到達させる。
【００３６】
希土類元素添加光ファイバ２８に到達した励起光は、希土類元素添加光ファイバ２８の内側クラッド内をマルチモードで伝搬しながら、希土類元素添加光ファイバ２８のコア部に添加したＹｂイオンを光励起し、波長１０７０ｎｍを含む波長帯域を有する蛍光を発光させる。この蛍光は、光ファイバグレーティング２６、２７が構成する光共振器内をシングルモードで往復しながら、Ｙｂイオンの誘導放出作用により増幅され、発振波長１０７０ｎｍにおいてレーザ発振する。
【００３７】
このようにして、光源ユニット１２は、出力光ファイバ２９からレーザ光を出力する。出力光ファイバ２９からのレーザ光は、接続点Ｃ５を通過し、光学モジュール１４に入射される。
【００３８】
図２に示すように、光学モジュール１４では、コア径Ｄ１が相対的に小さい入射側光ファイバ４１がレーザ光の入射側に、コア径Ｄ２が相対的に大きい出射側光ファイバ４２がレーザ光の出射側にそれぞれ設けられている。コア部４１ａとコア部４２ａ同士が不連続な形状で接続された状態であっても、レーザ光を漏れなく順方向（矢印Ａ方向）に伝搬させることができる。このようにして、出射側光ファイバ４２からのレーザ光は、接続点Ｃ７を通過し、出力ユニット１６に向けて出射される。
【００３９】
図３に示すように、光学モジュール１４の出射側光ファイバ４２には、接続ケーブルＯＣを介して出力ユニット１６が接続される。ここで、出力ユニット１６は、銅を含む金属等から構成されるワークＷに向けてレーザビームを照射すると共に、アシストガスを噴射することにより、ワークＷを切断する光学装置である。
【００４０】
この種の光学装置には、レーザ光を集光してレーザビームを得るための集光光学系が搭載されている。このとき、ワークＷに対するレーザビームの集光状態に応じて、上述した戻り光の光量が変化する傾向がある。具体的には、レーザビームが正しい位置で集光した場合には、戻り光は発生しない軽微である。一方、レーザビームの集光位置がずれた場合には、無視できない程度の戻り光が発生する。
【００４１】
そうすると、この戻り光は、出射側光ファイバ４２のコア部４２ａを逆方向（矢印Ｂ方向）に伝搬し、接続部位４３まで到達する場合がある。このとき、コア径Ｄ１、Ｄ２の大小関係（Ｄ１＜Ｄ２）から、接続部位４３を介して戻り光がクラッド部４１ｂに漏れ出すことになる。
【００４２】
ところが、第１実施形態に係る光学モジュール１４に関して、熱伝導性保護材からなる接続保護部４４で接続部位４３を含んで覆うことにより、逆方向（矢印Ｂ方向）の漏れ光を徐々にクラッド部４１ｂの外に逃がしつつ、接続部位４３の付近での温度上昇を抑制することができる。
【００４３】
［１−５．効果確認］
次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、レーザ光の戻りが発生した場合における接続部位４３の最高温度等の測定結果について説明する。
【００４４】
接続部位４３の測定では、レーザ光の戻り光を再現するため、出射側光ファイバ４２から１００Ｗのレーザ光を入射し、接続部位４３の温度とクラッド部４１ｂ、４２ｂを伝搬する光が外部へ逃げた割合を示すクラッド除去率を測定した。
【００４５】
まず、接続部位４３を接続保護部４４で覆うことなく出射側光ファイバ４２から１００Ｗのレーザ光を入射した場合、入射したレーザ光の約３５％が入射側光ファイバ４１のコア部４１ａにコアモードとして結合し、約６０％がクラッドモードとしてクラッド部４１ｂに結合することが確認された。なお、残りの約５％は、空気中や被覆部４１ｃ又は被覆部４２ｃを介して空気中に漏洩するレーザ光である。
【００４６】
そこで、クラッド部４１ｂ、４２ｂを伝搬するレーザ光を外部へ逃がす効果を定量的に確認するため、接続部位４３の温度、及びクラッド除去率をそれぞれ測定した。この「クラッド除去率」は、クラッドモードに結合した６０％のパワーに対して、接続部位４３を接続保護部４４で覆うことにより漏洩させることのできたパワーの比率である。つまり、クラッドモードに結合した６０％のパワーに対し、排出されていない状態が０％に相当し、全て排出された状態が１００％に相当する。
【００４７】
クラッド部４１ｂ、４２ｂの屈折率はそれぞれ１．４６８であり、被覆部４１ｃ、４２ｃの屈折率はそれぞれ１．３７６である。また、接続保護部４４を構成する熱伝導性保護材（Ｔ６４４）は、フィラーである窒化ホウ素の屈折率が２．１４である。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、被覆部４１ｃ及び被覆部４２ｃのうち、除去する被覆の長さをそれぞれＬ１（約１ｃｍ）とＬ２（約１ｃｍ）とし、露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂを含む接続部位４３に熱伝導性保護材を塗布した場合、接続部位４３の最高温度は約３５度、クラッド除去率は約２５％と測定された。
【００４９】
次に、図２（ｂ）に示すように、入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を融着接続した後、レーザ光の出射側から入射側に向かってさらに被覆部４１ｃの被覆を除去し、除去した被覆の長さをＬ３（例えば、Ｌ２からさらに被覆を約１ｃｍ除去してＬ３の長さを約２ｃｍ）とする。
【００５０】
そして、露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂを含む接続部位４３に熱伝導性保護材を塗布した場合、接続部位４３の最高温度は約３０度、クラッド除去率は約４５％と測定された。
【００５１】
また、図２（ｂ）に示すＬ３の長さを約８ｃｍとし、露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂを含む接続部位４３に熱伝導性保護材を塗布した場合、接続部位４３の最高温度は約３０度、クラッド除去率は約７３％と測定された。
【００５２】
また、Ｌ３の長さを約８ｃｍとし、入射側光ファイバ４１を曲げたときに曲げ位置にかかる半径Ｒを約８ｃｍとした場合、接続部位４３の最高温度は約３０度、クラッド除去率は約７９％と測定された。
【００５３】
したがって、接続部位４３の付近での最高温度が低く、クラッド除去率を高くするため、被覆部４２ｃのうちＬ１の長さの被覆を除去及び被覆部４１ｃのうちＬ２の長さの被覆を除去して入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を融着接続した後、さらに被覆部４１ｃの被覆を除去する。そして、除去した被覆の長さをＬ３（２ｃｍ〜８ｃｍ）とし、露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂを含む接続部位４３に熱伝導性保護材を塗布することが好ましい。
【００５４】
［２．第２の実施形態］
次に、図４を参照して、第２実施形態に係る光学モジュールについて説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に係る光学モジュール１４の構成に改良を加えたものであり、その他の部分の構成は同様である。そこで、以下では、第１実施形態に係る光学モジュール１４と同等の構成等については説明を省略するものとし、第１実施形態に係る光学モジュール１４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００５５】
［２−１．光学モジュールの構成］
図４に示すように、光学モジュール２１４は、レーザ光の入射側に対応する入射側光ファイバ（第１の光ファイバ）４１と、レーザ光の出射側に対応する出射側光ファイバ（第２の光ファイバ）４２と、入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を光学的に接続する接続部位４３を覆う位置に設けられた接続保護部４４と、入射側光ファイバ４１及び出射側光ファイバ４２が載置される基材４５を備える。
【００５６】
接続保護部４４は、クラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂの外周面上であって接続点Ｃ６を跨ぐ位置に設けられている。接続保護部４４は、レーザ光の出射側から入射側（矢印Ｂ方向）に向かって順に、熱伝導性保護材からなる第１の保護材４４ａと、紫外線硬化性樹脂を含む光屈折性保護材からなる第２の保護材４４ｂから構成されている。光屈折性保護材として、クラッド部４１ｂ又はクラッド部４２ｂと比べて同等以上の屈折率を有する材料を用いてもよい。具体的には、米国Ｎｏｒｌａｎｄ社製のＮｏｒｌａｎｄ６１やＪＳＲ社製のデソライト（登録商標）を用いることが好ましい。なお、光屈折性保護材は、熱伝導性保護材よりも光が透過し易い場合にクラッド部４１ｂ又はクラッド部４２ｂを伝搬する光を徐々に逃がしつつ、接続部位４３の付近での温度上昇を抑制する効果が顕著に現れる。
【００５７】
［２−２．光学モジュールの製造方法］
次に、図４を参照して、光学モジュール１４の製造方法について説明する。
【００５８】
入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を融着接続した後、図４に示すように、被覆部４１ｃのうち接続点Ｃ６からレーザ光の逆方向（矢印Ｂ方向）に向かってさらに被覆部４１ｃの被覆を除去し、除去した被覆の長さをＬ３（例えば、約２ｃｍ）とＬ４（例えば、４ｃｍ）とする。すなわち、図４に示す例では、出射側光ファイバ４２における除去した被覆の長さＬ１は、入射側光ファイバ４１における除去した被覆の長さＬ３よりも小さい（Ｌ１＜Ｌ３）。また、除去した被覆の長さＬ１は、入射側光ファイバ４１における除去した被覆の長さＬ４よりも小さい（Ｌ１＜Ｌ４）。さらに、入射側光ファイバ４１における除去した被覆の長さＬ３は除去した被覆の長さＬ４よりも小さい（Ｌ３＜Ｌ４）。
【００５９】
そして、露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂの外周面上であって接続点Ｃ６の付近に熱伝導性保護材（第１の保護材４４ａ）と光屈折性保護材（第２の保護材４４ｂ）を塗布することにより、接続部位４３を覆う接続保護部４４を設ける。具体的には、除去した被覆の長さＬ３とＬ１を含む出射側光ファイバ４２の一部に熱伝導性保護材を塗布し、除去した被覆の長さＬ４を含む入射側光ファイバ４１の一部に光屈折性保護材を塗布する。最後に、接続部位４３を挟持するように基材４５を取り付けることで、光学モジュール１４が完成する。
【００６０】
このように、上述した第２実施形態に係る光学モジュール２１４では、熱伝導性保護材と光屈折性保護材からなる接続保護部４４で接続部位４３を含んで覆うことにより、逆方向（矢印Ｂ方向）の漏れ光による接続部位４３の付近での温度上昇を優先的に抑制しつつ、なおも残存する漏れ光をクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外へ速やかに排出することができる。
【００６１】
［３．第３の実施形態］
次に、図５を参照して、第３実施形態に係る光学モジュールについて説明する。なお、第３実施形態は、第１実施形態に係る光学モジュール１４の構成に改良を加えたものであり、その他の部分の構成は同様である。そこで、以下では、第１実施形態に係る光学モジュール１４と同等の構成等については説明を省略するものとし、第１実施形態に係る光学モジュール１４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００６２】
［３−１．光学モジュールの構成］
図５に示すように、光学モジュール３１４は、レーザ光の入射側に対応する入射側光ファイバ（第１の光ファイバ）４１と、レーザ光の出射側に対応する出射側光ファイバ（第２の光ファイバ）４２と、入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を光学的に接続する接続部位４３を覆う位置に設けられた接続保護部４４と、入射側光ファイバ４１及び出射側光ファイバ４２が載置される基材４５を備える。
【００６３】
接続保護部４４は、クラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外周面上であって接続点Ｃ６を跨ぐ位置に設けられている。接続保護部４４は、レーザ光の出射側から入射側（矢印Ｂ方向）に向かって順に、熱伝導性保護材からなる第１の保護材４４ａと、光屈折性保護材からなる第２の保護材４４ｂと、熱伝導性保護材からなる第３の保護材４４ｃから構成されている。
【００６４】
［３−２．光学モジュールの製造方法］
次に、図５を参照して、光学モジュール１４の製造方法について説明する。
【００６５】
入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を融着接続した後、図５に示すように、被覆部４１ｃのうち接続点Ｃ６からレーザ光の逆方向（矢印Ｂ方向）に向かってさらに被覆部４１ｃの被覆を除去し、除去した被覆の長さをＬ３（例えば、約２ｃｍ）、Ｌ４（例えば、約４ｃｍ）、Ｌ５（例えば、約２ｃｍ）とする。すなわち、図５に示す例では、出射側光ファイバ４２における除去した被覆の長さＬ１は、入射側光ファイバ４１における除去した被覆の長さＬ３、Ｌ４、Ｌ５よりも小さい（Ｌ１＜Ｌ３、Ｌ１＜Ｌ４、Ｌ１＜Ｌ５）。除去した被覆の長さＬ３はＬ５と略等しい（Ｌ３≒Ｌ５）。Ｌ４はＬ５より大きい（Ｌ４＞Ｌ５）。
【００６６】
このように、上述した第３実施形態に係る光学モジュール３１４では、２つの熱伝導性保護材（第１の保護材４４ａと第３の保護材４４ｃ）と、この２つの熱伝導性保護材の間に位置する光屈折性保護材（第２の保護材４４ｂ）を含んで覆うことにより、接続部位４３の付近での温度上昇を優先的に抑制可能となり、なおも残存する逆方向の漏れ光をクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外へ速やかに排出することができる。
【００６７】
また、逆方向の漏れ光がさらに残存する場合、熱伝導性保護材（第３の保護材）により、この漏れ光を徐々にクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外に逃がしつつ、光屈折性保護材の付近での温度上昇を抑制することができる。
【００６８】
［３−３．効果確認］
次に、図５を参照して、レーザ光の戻りが発生した場合における接続部位４３の最高温度等の測定結果について説明する。
【００６９】
接続部位４３の測定では、第１実施形態の場合と同様に、クラッド除去率を測定した。なお、クラッド部４１ｂ、４２ｂの屈折率はそれぞれ１．４６８であり、被覆部４１ｃ、４２ｃの屈折率はそれぞれ１．３７６である。また、接続保護部４４を構成する熱伝導性保護材（Ｔ６４４）は、フィラーである窒化ホウ素の屈折率が２．１４であり、光屈折性保護材（Ｎｏｒｌａｎｄ６１）の屈折率は、波長１０７０ｎｍ／温度２５℃において１．５４５である。
【００７０】
図５に示すように、入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を融着接続した後、レーザ光の出射側（矢印Ｂ側）から入射側（矢印Ａ側）に向かってさらに被覆部４１ｃの被覆を除去し、除去した被覆の長さをＬ３（例えば、約２ｃｍ）、Ｌ４（例えば、約４ｃｍ）、Ｌ５（例えば、約２ｃｍ）とする。
【００７１】
そして、露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂを含む接続部位４３に、レーザ光の出射側（矢印Ｂ側）から入射側（矢印Ａ側）に向かって順に、熱伝導性保護材、光屈折性保護材、熱伝導性保護材を塗布した場合、光屈折性保護材が塗布された部分（第２の保護材４４ｂ）の最高温度は約６６度、クラッド除去率は約９３％と測定された。
【００７２】
また、除去した被覆の長さをＬ３（例えば、約２ｃｍ）、Ｌ４（例えば、約４ｃｍ）、Ｌ５（例えば、約２ｃｍ）とし、入射側光ファイバ４１を曲げたときに曲げ位置にかかる半径Ｒを約８ｃｍとした場合、光屈折性保護材が塗布された部分の最高温度は約５３度、クラッド除去率は約９８％と測定された。
【００７３】
なお、Ｌ４の長さを約８ｃｍとし、露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂを含む接続部位４３に熱伝導性保護材と光屈折性保護材を塗布した場合、クラッド除去率は約１００％と測定された。
【００７４】
したがって、入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２を融着接続した後、さらに、被覆部４１ｃの被覆をさらに除去し、除去した被覆の長さをＬ３（２ｃｍ）、Ｌ４（４ｃｍ〜８ｃｍ）、Ｌ５（２ｃｍ）とし、露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂを含む接続部位４３に熱伝導性保護材と光屈折性保護材を塗布することが好ましい。
【００７５】
［４．作用効果］
以上のような光学モジュール１４、２１４、３１４は、レーザ光の入射側に対応する入射側光ファイバ４１と、レーザ光の出射側に対応する出射側光ファイバ４２と、入射側光ファイバ４１及び出射側光ファイバ４２を光学的に接続する接続部位４３を覆う位置に設けられる接続保護部４４と、を備え、出射側光ファイバ４２は、入射側光ファイバと比べて大きいコア径（コア径Ｄ１＜コア径Ｄ２）を有し、接続部位４３は、入射側光ファイバ４１及び出射側光ファイバ４２のコア部４１ａ、４２ａ同士が不連続な形状で接続された部位であり、接続保護部４４は、熱伝導性保護材及び／又は入射側光ファイバのクラッド部４１ｂと比べて屈折率が相対的に高い光屈折性保護材からなる。
【００７６】
上述した光学モジュール１４によれば、コア径が相対的に小さい入射側光ファイバ４１をレーザ光の入射側に、コア径が相対的に大きい出射側光ファイバをレーザ光の出射側にそれぞれ設けたため、コア部４１ａ、コア部４２ａ同士が不連続な形状のまま単純に接続された接続部位であっても、レーザ光を漏れなく順方向に伝搬させることができる。
【００７７】
また、熱伝導性保護材で接続部位４３を含んで覆うことにより、レーザ光の逆方向（戻り方向；矢印Ｂ方向）の漏れ光を徐々にクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外に逃がしつつ、接続部位４３の付近での温度上昇を抑制することができる。これと併せて又はこれとは別に、入射側光ファイバ４１のクラッド部４１ｂよりも屈折率が相対的に高い光屈折性保護材で接続部位４３を覆うことにより、逆方向の漏れ光をクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外へ速やかに排出することができる。したがって、コア径Ｄ１、Ｄ２が異なる光ファイバ４１、４２同士の接続に関し、作業工数及び製造コストの削減を両立可能な光学モジュール１４を提供することができる。
【００７８】
また、光学モジュール２１４の接続保護部４４は、クラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外周面の上に設けられており、レーザ光の出射側から入射側に向かって順に、熱伝導性保護材からなる第１の保護材４４ａ、及び、光屈折性保護材からなる第２の保護材４４ｂを有している。これにより、接続部位４３の付近での温度上昇を優先的に抑制可能となり、なおも残存する逆方向（戻り方向；矢印Ｂ方向）の漏れ光をクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外へ速やかに排出することができる。
【００７９】
さらに、光学モジュール３１４の接続保護部４４は、クラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外周面の上に設けられており、レーザ光の出射側から入射側に向かって順に、熱伝導性保護材からなる第１の保護材４４ａ、光屈折性保護材からなる第２の保護材４４ｂ、及び、熱伝導性保護材からなる第３の保護材４４ｃを有している。これにより、接続部位４３の付近での温度上昇を優先的に抑制可能となり、なおも残存する逆方向（戻り方向；矢印Ｂ方向）の漏れ光をクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外へ速やかに排出することができる。逆方向の漏れ光がさらに残存する場合、この漏れ光を徐々にクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外に逃がしつつ、光屈折性保護材（第２の保護材）の付近での温度上昇を抑制することができる。
【００８０】
また、光学モジュール１４、２１４、３１４の出射側光ファイバ４２には、出射されたレーザ光を集光し外部に出力する出力ユニット１６が接続されるため、レーザ光の集光状態に応じて戻り光の光量が変化する傾向があり、出射側光ファイバ４２にレーザ光を集光し外部に出力する出力ユニット１６を接続することにより、逆方向（戻り方向；矢印Ｂ方向）の漏れ光を徐々にクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外に逃がしつつ、接続部位４３の付近での温度上昇を抑制する効果が顕著に現れる。また、これと併せて又はこれとは別に、入射側光ファイバ４１のクラッド部４１ｂよりも屈折率が相対的に高い光屈折性保護材で接続部位４３を覆うことにより、逆方向の漏れ光をクラッド部４１ｂの外へ速やかに排出することができる効果が顕著に現れる。
【００８１】
以上のような光出力装置１は、出射側光ファイバ４２には、出射されたレーザ光を集光し外部に出力する出力ユニット１６が接続されるため、レーザ光の集光状態に応じて戻り光の光量が変化する傾向があり、出射側光ファイバ４２にレーザ光を集光し外部に出力する出力ユニット１６を接続することにより、逆方向（戻り方向；矢印Ｂ方向）の漏れ光を徐々にクラッド部４１ｂやクラッド部４２ｂの外に逃がしつつ、接続部位４３の付近での温度上昇を抑制することができる。これと併せて又はこれとは別に、入射側光ファイバ４１のクラッド部４１ｂよりも屈折率が相対的に高い光屈折性保護材で接続部位４３を覆うことにより、逆方向の漏れ光をクラッド部４１ｂの外へ速やかに排出することができる。したがって、コア径Ｄ１、Ｄ２が異なる光ファイバ４１、４２同士の接続に関し、作業工数及び製造コストの削減を両立可能な光出力装置１を提供することができる。
【００８２】
［５．他の実施形態及び変形例］
以上、本実施形態に係る光学モジュール１４、２１４、３１４及び光出力装置１を図示して実施形態に基づいて説明したが、光学モジュール１４、２１４、３１４及び光出力装置１はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。以下、他の実施形態における光学モジュール１４、２１４、３１４及び光出力装置１、光学モジュール１４、２１４、３１４及び光出力装置１の変形例について説明する。
【００８３】
［５−１．他の実施形態１］
上述した本実施形態に係る光学モジュール１４、２１４、３１４は、図１に示す光源ユニット１２からレーザ光が入射される場合について説明したが、図６に示すように、図１に示す光源ユニット１２１〜１２ｎを複数接続してレーザ光が入射されるように構成することができる。具体的には、複数の光源ユニット１２１〜１２ｎとコンバイナＣＢを上述した光学モジュール１４により接続し、コンバイナＣＢに接続されたケーブルＯＦ１と図示しない出力装置等に接続されたケーブルＯＦ２を光学モジュール１４により接続する。
【００８４】
なお、上述した本実施形態では、光源ユニット１２と光学モジュール１４、２１４、３１４は別体である場合を図示して説明したが、光源ユニット１２の中に光学モジュール１４、２１４、３１４が用いられていてもよい。
【００８５】
なお、上述した光学モジュール１４、２１４、３１４に入射するレーザ光は、シングルモードファイバレーザであってもマルチモードファイバレーザであってもよい。マルチモードファイバレーザを用いる場合、さらにレーザ光を合波器で合波してもよい。また、複数のマルチモードファイバレーザからレーザ光が入射されるように構成してもよい。さらには、ＤＤＬ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｉｏｄｅ  Ｌａｓｅｒ）からレーザ光が入射されるように構成してもよい。
【００８６】
また、光学モジュール１４、２１４、３１４を図６に示すように並列に接続する場合のみならず、光学モジュール１４、２１４、３１４を直列に接続することも可能である。この場合、複数種類の光学モジュールを直列に接続してもよい。
【００８７】
［５−２．他の実施形態２］
上述した本実施形態に係る光学モジュール２１４は、図４において、接続保護部４４における第１の保護材４４ａと第２の保護材４４ｂの境界部分が垂直面同士を着き合わせた形状で形成されている場合を図示したが、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１の保護材４４ａと第２の保護材４４ｂの境界部分７４ａ、７４ｂを、図４に示す境界部分とは異なる種々の形状にしてもよく、特に境界部分の形状は限定しない。
【００８８】
例えば、図７（ａ）に示す境界部分７４ａのように、断面視すると第２の保護部材４４ｂの端部が第１の保護部材４４ａの端部に覆い被さった形状であってもよい。なお、境界部分７４ａは、第１の保護部材４４ａの端部が第２の保護部材４４ｂの端部に覆い被さった形状であってもよい。
【００８９】
また、図７（ｂ）に示す境界部分７４ｂのように、断面視すると第１の保護部材４４ａの端部が第２の保護部材４４ｂ側に凸状に湾曲した形状であってもよい。なお、境界部分７４ｂは、逆方向に湾曲、すなわち、第２の保護部材４４ｂの端部が第１の保護部材４４ａ側に凸状に湾曲した形状であってもよい。
【００９０】
なお、第１の保護部材４４ａと第２の保護部材４４ｂの境界部分のみならず、図５に示す第２の保護部材４４ｂと第３の保護部材４４ｃの境界部分の形状が図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す境界部分７４ａ、７４ｂの形状であってもよい。
【００９１】
また、第１の保護部材４４ａと第２の保護部材４４ｂ、第２の保護部材４４ｂと第３の保護部材４４ｃの境界部分は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す境界部分７４ａ、７４ｂの他に、境界部分が複雑に食い込んだ形状であってもよく、境界部分で第１の保護部材４４ａと第２の保護部材４４ｂが混ざり合っていてもよい。
【００９２】
［５−３．変形例］
上述した本実施形態に係る光学モジュール１４は、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、Ｌ１及びＬ２（Ｌ３）の被覆を除去し、露出した露出したクラッド部４１ｂ及びクラッド部４２ｂの外周面の上であって接続点Ｃ６の付近に熱伝導性保護材を塗布する場合について説明したが、熱伝導性保護材に換えて光屈折性保護材を塗布してもよい。この場合、逆方向（戻り方向；矢印Ｂ方向）の漏れ光をクラッド部の外へ速やかに排出することができる。
【００９３】
また、本実施形態に係る光学モジュール１４、２１４、３１４は、入射側光ファイバ４１のコア部４１ａと出射側光ファイバ４２のコア部４２ａ同士が不連続な形状で接続されている例として、接続点Ｃ６で軸方向に対して垂直な段差形状で接続されている場合を図示して説明したが、軸方向に対して緩やかな段差で接続されていてもよい。
【００９４】
さらに、上述した本実施形態に係る光学モジュール１４、２１４、３１４は、入射側光ファイバ４１、出射側光ファイバ４２のクラッド径及び被覆径がそれぞれ同じである場合について説明したが、クラッド径及び被覆径の少なくとも一方が異なる入射側光ファイバ４１、出射側光ファイバ４２を用いてもよい。
【００９５】
さらに、上述した本実施形態に係る光学モジュール１４、２１４、３１４の出射側光ファイバ４２は、接続ケーブル１７を介して出力ユニット１６が接続される場合について説明したが、出力ファイバを介して出力ユニット１６が接続されていてもよい。また、出力ユニット１６として、ワークＷを切断する光学装置の場合について説明したが、他の装置に変更することが可能である。
【００９６】
また、光学モジュール１４、２１４、３１４は、の出射側光ファイバ４２は、レーザ光を集光し外部に出力する出力ユニット１６以外に出力ケーブルや出力ファイバに接続されてもよい。
【００９７】
以上のように、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えても、本発明の実施形態に係る光学モジュール１４、２１４、３１４及び光出力装置１と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９８】
１          光出力装置
１２        光源ユニット
１４        光学モジュール（第１実施形態）
１６        出力ユニット
２１        半導体レーザ素子
２２        マルチモード光ファイバ
２３        ダブルクラッド光ファイバ
２４、２５  ＴＦＢ
２６、２７  光ファイバグレーティング
２８        希土類元素添加光ファイバ
２９        出力光ファイバ
４１        入射側光ファイバ
４１ａ      コア部
４１ｂ      クラッド部
４１ｃ      被覆部
４２        出力側光ファイバ
４２ａ      コア部
４２ｂ      クラッド部
４２ｃ      被覆部
４３        接続部位
４４        接続保護部
４４ａ      第１の保護材
４４ｂ      第２の保護材
４４ｃ      第３の保護材
４５        基材
４６        溝
４７        固定材
２１４      光学モジュール（第２実施形態）
３１４      光学モジュール（第３実施形態）
【図１】
2017135465.tif 000003
【図２】
2017135465.tif 000004
【図３】
2017135465.tif 000005
【図４】
2017135465.tif 000006
【図５】
2017135465.tif 000007
【図６】
2017135465.tif 000008
【図７】
2017135465.tif 000009
【国際調査報告】
2017135465.tif 000010
2017135465.tif 000011
2017135465.tif 000012
2017135465.tif 000013