(57)【要約】      （修正有）【課題】得られるレーザ光のビーム品質を低下させることなく、戻光が入力ファイバのクラッドに入射することを抑制したコンバイナを提供する。【解決手段】コンバイナ１は、ブリッジファイバ１１と、入力ファイバ束１２と、を備えている。入力ファイバ束１２に含まれる各入力ファイバは、入力ファイバ１２１〜１２７の出射端面よりも入射側の断面を始点とし、入力ファイバの出射端面を終点とする区間であって、入力ファイバのコア径が当該区間において一定となり、かつ、当該区間の終点における入力ファイバのクラッド厚が、当該区間の始点におけるクラッド厚よりも薄くなるか、又は０になる区間を有している。【選択図】図１
2018136379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリッジファイバと、複数の入力ファイバからなる入力ファイバ束とを備え、
上記入力ファイバ束に含まれる各入力ファイバの出射端面は、上記ブリッジファイバの入射端面に接続されており、
上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバは、当該入力ファイバの出射端面よりも入射側の断面を始点とし、当該入力ファイバの出射端面を終点とする区間であって、当該入力ファイバのコア径が、当該区間において一定となり、かつ、当該区間の終点における当該入力ファイバのクラッド厚が、当該区間の始点におけるクラッド厚よりも薄くなるか、又は０になる区間を有している、
ことを特徴とするコンバイナ。
【請求項２】
上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバは、当該入力ファイバの被覆端よりも入射側の断面を始点とし、当該入力ファイバの被覆端を通る断面を終点とする区間であって、当該区間の終点における被覆厚が、当該区間の始点における被覆厚よりも薄くなるか、又は０になる区間を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンバイナ。
【請求項３】
上記複数の入力ファイバの被覆は、被覆端近傍において一体化されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンバイナ。
【請求項４】
出力ファイバを更に備え、
上記出力ファイバの入射端面は、上記ブリッジファイバの出射端面に接続されており、
上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバは、当該入力ファイバの中心軸の延長と上記ブリッジファイバの出射端面との交点が上記出力ファイバの入射端面の中心に近づくように、上記ブリッジファイバに対して斜めに接続されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のコンバイナ。
【請求項５】
出力ファイバを更に備え、
上記出力ファイバの入射端面は、上記ブリッジファイバの出射端面に接続されており、
上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバは、当該入力ファイバの中心軸の延長と上記ブリッジファイバの出射端面との交点が上記出力ファイバの入射端面の中心に一致するように、上記ブリッジファイバに対して斜めに接続されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のコンバイナ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のコンバイナを備えた光デバイス。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか１項に記載のコンバイナを製造する製造方法において、
上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバについて、当該入力ファイバの出射端面よりも入射側の断面を始点とし、当該入力ファイバの出射端面を終点とする区間を、ガラス研磨又はウェットエッチングによってテーパ加工する工程であって、当該入力ファイバのコア径が、当該区間において一定となり、かつ、当該区間の終点における当該入力ファイバのクラッド厚が、当該区間の始点におけるクラッド厚よりも薄くなるか、又は０になるようにテーパ加工する工程を含んでいる、
ことを特徴とする製造方法。
【請求項８】
クランプ型ヒータを用いて、上記複数の入力ファイバの被覆を被覆端近傍において一体化する工程を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザ光を合成するコンバイナに関する。また、そのようなコンバイナを備えた光デバイス、及び、そのようなコンバイナの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のレーザ光を合成することによって、ハイパワーなレーザ光を得るための光部品として、コンバイナが広く用いられている。例えば、複数のレーザダイオードを備えたファイバレーザにおいては、各レーザダイオードから出力されたレーザ光を合成するために、コンバイナ（励起コンバイナ）が用いられる。この場合、コンバイナにて得られたレーザ光は、励起光としてファイバ共振器に入力される。また、複数のファイバレーザを備えたファイバレーザシステムにおいては、各ファイバレーザから出力されたレーザ光を合成するために、コンバイナ（出力コンバイナ）が用いられている。この場合、コンバイナにて得られたレーザ光は、出力光としてデリバリファイバに入力される。
【０００３】
図１０は、従来のコンバイナ５の斜視図である。コンバイナ５は、ブリッジファイバ５１と、入力ファイバ束５２と、出力ファイバ５３とを備えている。入力ファイバ束５２を介してコンバイナ５に入力されたレーザ光は、ブリッジファイバ５１において合成され、出力ファイバ５２を介して外部に出力される。
【０００４】
ブリッジファイバ５１においては、出力ファイバ５３が接続される出射端面におけるコア径を、入力ファイバ束５２が接続される入射端面におけるコア径よりも小さくする必要がある。このため、ブリッジファイバ５１には、出射端面に近づくに従ってコア径が次第に小さくなる縮径部が設けられる。入力ファイバ束５２からブリッジファイバ５１に入射したレーザ光は、ブリッジファイバ５１の縮径部を伝播する過程でその伝播角を増大させる。このとき、伝播角の増大度は、ブリッジファイバ５１の縮径比＝（入射端面におけるコア径）／（出射端面におけるコア径）に応じて決まる。したがって、ブリッジファイバ５１の縮径比は、コンバイナ５にて得られるレーザ光のビーム品質（例えば、ビームウェスト径とビーム発散角との積により評価される）を左右する重要な指標となる。
【０００５】
得られるレーザ光のビーム品質を向上させたコンバイナとしては、例えば、特許文献１〜２に記載のコンバイナ（特許文献１に記載の「光ファイバコンバイナ」及び特許文献２に記載の「光カプラ」）が挙げられる。これらのコンバイナにおいては、入力ファイバ束を構成する各入力ファイバとブリッジファイバとの間にＧＩ（Grated Index）ファイバを挿入し、このＧＩファイバによってブリッジファイバに入射するレーザ光をコリメートする構成が採用されている。このため、ブリッジファイバの縮径比が大きい場合であっても、ビーム品質の良好なレーザ光を得ることができる。特許文献２に記載のコンバイナにおいては、ブリッジファイバのコアにＧＩ領域を設けることによって、更なるビーム品質の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１９０７１４号（公開日：２０１３年９月２６日）
【特許文献２】特開２０１６−０８０９１４号（公開日：２０１６年５月１６日）
【特許文献３】特開平１１−０２３８７８号（公開日：１９９９年１月２９日）
【特許文献４】特表２０１３−５３８０１３号（公表日：２０１３年１０月７日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コンバイナには、出力ファイバを介して戻光が入力されることがある。例えば、加工用のファイバレーザシステムに用いられる出力コンバイナには、加工対象物がレーザ光を反射することにより生じた反射光が入力されることがある。
【０００８】
出力ファイバを介してコンバイナに入力された戻光の一部は、ブリッジファイバのコアから入力ファイバのクラッドへと入射する。入射した戻光が入力ファイバのクラッドから漏出した場合、漏出した戻光が発熱、例えば、クラッドの表面に付着した異物、クラッドの表面を覆う被覆、又は、コンバイナを覆う樹脂（コンバイナから光を意図的に漏出させたり、コンバイナを補強材に固定したりするための樹脂）の発熱を生じさせる可能性がある。また、入射した戻光が漏出せずに入力ファイバのクラッドを導波された場合、導波された戻光が入力ファイバに接続された光部品の正常な動作を阻害する可能性がある。例えば、ファイバレーザシステムにおいては、入力ファイバに接続されたファイバレーザの正常な発振を阻害する可能性がある。
【０００９】
このように、従来のコンバイナにおいては、入力ファイバのクラッドに戻光が入射することによって、コンバイナの、或いは、コンバイナを備えた光デバイスの信頼性が低下するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、得られるレーザ光のビーム品質の低下を抑制しつつ、クラッドに入射する戻光の光量を所望の値にまで減らすことのできるコンバイナを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係るコンバイナは、ブリッジファイバと、複数の入力ファイバからなる入力ファイバ束とを備え、上記入力ファイバ束に含まれる各入力ファイバの出射端面は、上記ブリッジファイバの入射端面に接続されており、上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバは、当該入力ファイバの出射端面よりも入射側の断面を始点とし、当該入力ファイバの出射端面を終点とする区間であって、当該入力ファイバのコア径が、当該区間において一定となり、かつ、当該区間の終点における当該入力ファイバのクラッド厚が、当該区間の始点におけるクラッド厚よりも薄くなるか、又は０になる区間を有している、ことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、出射端面における入力ファイバのクラッド径を、その入力ファイバの出射端面近傍が無加工である場合よりも小さくすることができる。したがって、ブリッジファイバから入力ファイバのクラッドへと入射する戻光の光量を、その入力ファイバの出射端面近傍が無加工である場合よりも少なくすることができる。
【００１３】
これにより、戻光が入力ファイバのクラッドから漏出した場合に生じ得る発熱、例えば、クラッドの表面に付着した異物やコンバイナを覆う樹脂（コンバイナから光を意図的に漏出させたり、コンバイナを補強材に固定したりするための樹脂）などの発熱を所望の値にまで抑えることができる。また、戻光が入力ファイバのクラッドを導波された場合に生じ得る、入力ファイバに接続された光部品の動作不良を回避することができる。
【００１４】
しかも、終点における入力ファイバのクラッド厚が始点における入力ファイバのクラッド厚よりも小さくなる区間においても、入力ファイバのコア径は一定である。このため、入力ファイバのコアからブリッジファイバへと入射するビームの伝播角が当該区間において増加する虞がない。すなわち、得られるレーザ光のビーム品質の劣化という副作用を伴わずに、上述した効果を得ることができる。
【００１５】
なお、特許文献３〜４には、入力ファイバ束を構成する各入力ファイバの直径を出射端面に近づくに従って次第に小さくする構成が開示されている。しかしながら、特許文献３〜４における入力ファイバの縮径は、溶融延伸により実現され、入力ファイバの直径が次第に小さくなる区間において入力ファイバのコア径も次第に小さくなるなっている。このため、特許文献３〜４に記載の構成を従来のコンバイナに適用した場合には、ビーム品質の劣化という副作用が不可避である。
【００１６】
本発明に係るコンバイナにおいて、上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバは、当該入力ファイバの被覆端よりも入射側の断面を始点とし、当該入力ファイバの被覆端を通る断面を終点とする区間であって、当該区間の終点における被覆厚が、当該区間の始点における被覆厚よりも薄くなるか、又は０になる区間を有している、ことが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、入力ファイバ束を、各入力ファイバの被覆端近傍が無加工である場合よりも密に束ねることができる。これにより、各入力ファイバの中心軸とブリッジファイバの中心軸との距離を、各入力ファイバの被覆端近傍が無加工である場合よりも小さくすることができる。したがって、得られるレーザ光のビーム品質を向上させることができる。なぜなら、各入力ファイバの中心軸とブリッジファイバの中心軸との距離が小さくなるほど、その入力ファイバのコアからブリッジファイバへと入射したビームの伝播角がブリッジファイバにおいて増大する程度が小さくなり、その結果、ブリッジファイバから出力ファイバへと入射するレーザ光のビーム品質が向上するからである。
【００１８】
本発明に係るコンバイナにおいて、上記複数の入力ファイバの被覆は、被覆端近傍において一体化されている、ことが好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、上記複数の入力ファイバを、被覆端が一体化されていない場合よりも密に束ねることができる。これにより、各入力ファイバの中心軸とブリッジファイバの中心軸との距離を、各入力ファイバの被覆端が一体化されていない場合よりも小さくすることができる。したがって、上記の構成によれば、得られるレーザ光のビーム品質を更に向上させることができる。
【００２０】
本発明に係るコンバイナは、出力ファイバを更に備え、上記出力ファイバの入射端面は、上記ブリッジファイバの出射端面に接続されており、上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバは、当該入力ファイバの中心軸の延長と上記ブリッジファイバの出射端面との交点が上記出力ファイバの入射端面の中心に近づくように、上記ブリッジファイバに対して斜めに接続されている、ことが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、得られるレーザ光のビーム品質を向上させることができる。なぜなら、入力ファイバの中心軸の延長とブリッジファイバの出射端面との交点が出力ファイバの入射端面の中心に近づくほど、ブリッジファイバのコア−クラッド界面での反射確率が低下するため、その入力ファイバのコアからブリッジファイバへと入射したビームの伝播角がブリッジファイバにおいて増大する程度が小さくなり、その結果、ブリッジファイバから出力ファイバへと入射するレーザ光のビーム品質が向上するからである。
【００２２】
本発明に係るコンバイナは、出力ファイバを更に備え、上記出力ファイバの入射端面は、上記ブリッジファイバの出射端面に接続されており、上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバは、当該入力ファイバの中心軸の延長と上記ブリッジファイバの出射端面との交点が上記出力ファイバの入射端面の中心に一致するように、上記ブリッジファイバに対して斜めに接続されている、ことが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、得られるレーザ光のビーム品質を向上させることができる。なぜなら、入力ファイバの中心軸の延長とブリッジファイバの出射端面との交点が出力ファイバの入射端面の中心に近づくほど、その入力ファイバのコアからブリッジファイバへと入射したビームの伝播角がブリッジファイバにおいて増大する程度が小さくなり、その結果、ブリッジファイバから出力ファイバへと入射するレーザ光のビーム品質が向上するからである。
【００２４】
なお、上述したコンバイナを備えた光デバイスも本発明の範疇に含まれる。上述したコンバイナを備えた光デバイスとしては、例えば、上述したコンバイナを出力コンバイナとして備えたファイバレーザシステムや、上述したコンバイナを励起コンバイナとして備えたファイバレーザなどが挙げられる。
【００２５】
本発明に係るコンバイナの製造方法は、上記入力ファイバ束に含まれる少なくとも１つの入力ファイバについて、当該入力ファイバの出射端面よりも入射側の断面を始点とし、当該入力ファイバの出射端面を終点とする区間を、ガラス研磨又はウェットエッチングによってテーパ加工する工程であって、当該入力ファイバのコア径が、当該区間において一定となり、かつ、当該区間の終点における当該入力ファイバのクラッド厚が、当該区間の始点におけるクラッド厚よりも薄くなるか、又は０になるようにテーパ加工する工程を含んでいる、ことが好ましい。
【００２６】
上記の方法によれば、入力ファイバのテーパ加工を簡単かつ確実に行うことができる。
【００２７】
本発明に係る製造方法においては、クランプ型ヒータを用いて、上記複数の入力ファイバの被覆を被覆端近傍において一体化する工程を更に含んでいる、ことが好ましい。
【００２８】
上記の方法によれば、入力ファイバの被覆の一体化を簡単かつ確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、得られるレーザ光のビーム品質を低下させることなく、戻光が入力ファイバのクラッドに入射することを抑制したコンバイナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るコンバイナの斜視図である。
【図２】図１に示すコンバイナの縦断面を示す断面図である。
【図３】図１に示すコンバイナの横断面を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るコンバイナの斜視図である。
【図５】図４に示すコンバイナの縦断面を示す断面図である。
【図６】図４に示すコンバイナの横断面を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るコンバイナの斜視図である。
【図８】図７に示すコンバイナの縦断面を示す断面図である。
【図９】図７に示すコンバイナの横断面を示す断面図である。
【図１０】従来のコンバイナの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るコンバイナ１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、コンバイナ１の斜視図であり、図２は、コンバイナ１の縦断面を示す断面図であり、図３は、コンバイナ１の横断面（入力ファイバ束の出射端面近傍の横断面）を示す断面図である。
【００３２】
コンバイナ１は、複数の光源（不図示）から出力された光を合成するための光部品であり、図１に示すように、ブリッジファイバ１１と、入力ファイバ束１２と、出力ファイバ１３と、を備えている。
【００３３】
ブリッジファイバ１１は、断面が円形状のコア１１ａと、コア１１ａの外側面を覆う、断面が円環形状のクラッド１１ｂと、を備えている。コア１１ａは、ガラスにより構成されており、クラッド１１ｂは、コア１１ａよりも屈折率の低いガラスにより構成されている。ブリッジファイバ１１のうち、入射端面を含む区間１１ｓ１は、コア径及びクラッド径が一定の円柱形状を有しているのに対して、出射端面を含む区間１１ｓ２は、出射端面に近づくに従ってコア径及びクラッド径が次第に小さくなる円錐台形状を有している。このため、出射端面の直径は、入射端面の直径よりも小さくなる。このように、ブリッジファイバ１１の出射端面のガラス径をブリッジファイバ１１の入射端面のガラス径よりも小さくするのは、通常、ブリッジファイバ１１の出射端面に接続される出力ファイバ１３のガラス径がブリッジファイバ１１の入射端面のガラス径よりも小さいためである。なお、入力ファイバ束１２を構成する入力ファイバの本数が少ない場合など、ブリッジファイバ１１の入射端面のガラス径を小さくすることができる場合には、ブリッジファイバ１１の出射端面のガラス径をブリッジファイバ１１の入射端面のガラス径と等しくしてもよい。
【００３４】
入力ファイバ束１２は、複数の入力ファイバ１２１〜１２７により構成されている。特に本実施形態においては、１つの入力ファイバ１２１と、入力ファイバ１２１の周りを取り囲むように配置された６つの入力ファイバ１２２〜１２７と、により構成されている。各入力ファイバ１２ｉ（ｉ＝１〜７）は、断面が円形状のコア１２ｉａと、コア１２ｉａの外側面を覆う、断面が円環形状のクラッド１２ｉｂと、クラッド１２ｉｂの外側面を覆う、断面が円環形状の被覆１２ｉｃと、を備えている。ただし、各入力ファイバ１２ｉの出射端面近傍においては、被覆１２ｉｃが除去されており、クラッド１２ｉｂの外側面が露出している。コア１２ｉａは、ガラスにより構成されており、クラッド１２ｉｂは、コア１２ｉａよりも屈折率の低いガラスにより構成されている。被覆１２ｉｃは、樹脂により構成されている。各入力ファイバ１２ｉの出射端面は、ブリッジファイバ１１の入射端面に接続（例えば、融着接続）されている。
【００３５】
出力ファイバ１３は、断面が円形状のコア１３ａと、コア１３ａの外側面を覆う、断面が円環形状のクラッド１３ｂと、クラッド１３ｂの外側面を覆う、断面が円環形状の被覆１３ｃと、を備えている。ただし、出力ファイバ１３の入射端面近傍においては、被覆１３ｃが除去され、クラッド１３ｂの外側面が露出している。コア１３ａは、ガラスにより構成されており、クラッド１３ｂは、コア１３ａよりも屈折率の低いガラスにより構成されている。被覆１３ｃは、樹脂により構成されている。出力ファイバ１３の入射端面は、ブリッジファイバ１１の出射端面に接続（例えば、融着接続）されている。
【００３６】
コンバイナ１において注目すべきは、入力ファイバ束１２を構成する各入力ファイバ１２ｉの出射端面近傍において、クラッド１２ｉｂにテーパ加工が施されている点である。より正確に言うと、入力ファイバ束１２を構成する各入力ファイバ１２ｉが、該入力ファイバ１２ｉの出射端面よりも入射側の断面を始点とし、該入力ファイバ１２ｉの出射端面を終点とする区間１２ｉｓ１であって、当該区間１２ｉ１においてコア径が一定であり、かつ、当該区間１２ｉｓ１においてクラッド厚（クラッド１３ｂの半径−コア１３ａの半径）が当該区間１２ｉｓ１の終点に近づくに従って次第に小さくなる区間１２ｉｓ１を有している点である。ここで、区間１２ｉｓ１の始点は、入力ファイバ１２ｉの被覆端を通る断面、又は、該断面と入力ファイバ１２ｉの出射端面との間の任意の断面であり得る。なお、クラッド１２ｉｂのテーパ加工は、ガラス研磨によって実現してもよいし、ＨＦ（フッ酸）などを用いたウェットエッチングによって実現してもよい。
【００３７】
上記の構成を採用することによって、出射端面における各入力ファイバ１２ｉのクラッド径を、出射端面近傍が無加工である場合と比べて小さくすることができる。したがって、ブリッジファイバ１１のコア１１ａから各入力ファイバ１２ｉのクラッド１２ｉｂへと入射する戻光の光量を、出射端面近傍が無加工である場合と比べて少なくすることができる。これにより、戻光が各入力ファイバ１２ｉのクラッド１２ｉｂから漏出した場合に生じ得る発熱、例えば、クラッド１２ｉｂの表面に付着した異物やコンバイナ１を覆う樹脂などの発熱を所望の値にまで小さくすることができる。また、戻光が各入力ファイバ１２ｉのクラッドを導波された場合に生じ得る、入力ファイバ１２ｉに接続された光部品の動作不良を抑えることができる。しかも、区間１２ｉｓ１において、入力ファイバ１２ｉのコア径は一定である。このため、各入力ファイバ１２ｉのコア１２ｉａからブリッジファイバ１１のコア１１ａへと入射するレーザ光の伝播角が区間１２ｉｓ１において増加する虞がない。すなわち、得られるレーザ光のビーム品質の劣化という副作用を伴わずに、上述した効果を得ることができる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、入力ファイバ束１２を構成する全ての入力ファイバ１２１〜１２７のクラッド１２１ｂ〜１２７ｂにテーパ加工を施す態様を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、入力ファイバ束１２を構成する入力ファイバ１２１〜１２７のうち、少なくも１つの入力ファイバ１２ｉのクラッド１２ｉｂにテーパ加工を施せば、少なくとも部分的に上述した発熱抑制効果を得ることができる。また、本実施形態においては、入力ファイバ１２ｉのクラッド厚が出射端面に近づくに従って連続的に小さくなる態様を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、入力ファイバ１２ｉのクラッド厚が出射端面に近づくに従って不連続に（段階的に）小さくなる場合であっても、上述した発熱抑制効果を得ることができる。また、入力ファイバ１２ｉのクラッド厚は、入力ファイバ１２ｉの出射端面において、正の値であってもよいし、０であってもよい。すなわち、入力ファイバ１２ｉは、出射端面近傍においてクラッド１２ｉｂの外側面が被覆１２ｉｃに覆われていてもよいし、露出していてもよい。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るコンバイナ２の構成について、図４〜図６を参照して説明する。図４は、コンバイナ２の斜視図であり、図５は、コンバイナ２の縦断面を示す断面図であり、図６は、コンバイナ２の横断面（入力ファイバ束の出射端面近傍の横断面）を示す断面図である。
【００４０】
コンバイナ２は、図２に示すように、ブリッジファイバ２１と、入力ファイバ束２２と、出力ファイバ２３と、を備えている。本実施形態に係るコンバイナ２が備えるブリッジファイバ２１、入力ファイバ束２２、及び出力ファイバ２３は、下記の相違点を除き、第１の実施形態に係るコンバイナ１が備えるブリッジファイバ１１、入力ファイバ束１２、及び出力ファイバ１３と同様に構成されている。
【００４１】
コンバイナ２におけるコンバイナ１との相違点は、入力ファイバ束２２を構成する各入力ファイバ２２ｉ（ｉ＝１〜７）の被覆端近傍において、被覆１２ｉｃがテーパ加工されている点である。より正確に言うと、入力ファイバ束２２を構成する各入力ファイバ２２ｉが、被覆端２２ｉｅよりも入射側の断面を始点とし、被覆端２２ｉｅを通る断面を終点とする区間２２ｉｓ２であって、当該区間２２ｉｓ２においてコア径及びクラッド径が一定であり、かつ、当該区間２２ｉｓ２において被覆厚が当該区間２２ｉｓ２の終点に近づくに従って被覆厚が次第に小さくなる区間２２ｉｓ２を有している点である。被覆１２ｉｃのテーパ加工は、例えば、ガラス研磨によって実現してもよいし、ＨＦ（フッ酸）に浸すことによって実現してもよい。後者の場合、被覆端２２ｉｅに近いほどＨＦに浸される時間が長くなるように、各入力ファイバ２２ｉをその長手軸が液面と直交するようにしてＨＦにゆっくり浸し、また、ＨＦからゆっくり引き上げていけばよい。
【００４２】
上記の構成を採用することによって、入力ファイバ束２２を構成する入力ファイバ２２１〜２２７を、被覆端近傍が無加工である場合よりも密に束ねることができる。これにより、中心に配置された入力ファイバ２２１を除く各入力ファイバ２２ｉ（ｉ＝２〜７）の中心軸とブリッジファイバ２１の中心軸との距離ｒｉを、被覆端近傍が無加工である場合よりも小さくすることができる。実際、コンバイナ２においては、テーパ加工が施された入力ファイバ２２１〜２２７の被覆端２２１ｅ〜２２７ｅを、クランプ型ヒータを用いて一体化することによって、入力ファイバ２２１〜２２７を密に束ね、入力ファイバ２２２〜２２７の中心軸とブリッジファイバ２１の中心軸との距離ｒ２〜ｒ７を小さくすることに成功している。距離ｒｉが小さくなるほど、入力ファイバ２２ｉのコア２２ｉａからブリッジファイバ２１のコア２１ａへと入射したレーザ光の伝播角がブリッジファイバ２１において増大する程度が小さくなり、その結果、ブリッジファイバ２１のコア２１ａから出力ファイバ２３のコア２３ａへと入射するレーザ光のビーム品質が向上する。したがって、上記の構成を採用することによって、得られるレーザ光のビーム品質を向上させることができる。また、入力ファイバ２２１〜２１７の被覆端２２１ｅ〜２２７ｅを一体化することによって、入力ファイバ２２１〜２１７の出射端面の加工（例えば、研磨）を容易にするという副次的効果も得られる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、入力ファイバ束２２を構成する全ての入力ファイバ２２１〜２２７の被覆２２１ｃ〜２２７ｂにテーパ加工を施す態様を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、入力ファイバ束２２を構成する入力ファイバ２２１〜２２７のうち、少なくも１つの入力ファイバ２２ｉの被覆２２ｉｃにテーパ加工を施せば、少なくとも部分的に上述したビーム品質向上効果を得ることができる。
【００４４】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係るコンバイナ３の構成について、図７〜９を参照して説明する。図７は、コンバイナ３の斜視図であり、図８は、コンバイナ３の縦断面を示す断面図であり、図９は、コンバイナ３の横断面（入力ファイバ束の出射端面近傍の横断面）を示す断面図である。
【００４５】
コンバイナ３は、図２に示すように、ブリッジファイバ３１と、入力ファイバ束３２と、出力ファイバ３３と、を備えている。本実施形態に係るコンバイナ３が備えるブリッジファイバ３１、入力ファイバ束３２、及び出力ファイバ３３は、下記の相違点を除き、第２の実施形態に係るコンバイナ２が備えるブリッジファイバ２１、入力ファイバ束２２、及び出力ファイバ２３と同様に構成されている。
【００４６】
コンバイナ３におけるコンバイナ２との相違点は、入力ファイバ束３２を構成する７つの入力ファイバ３２１〜３２７のうち、中心に配置された入力ファイバ３２１を除く６つの入力ファイバ３２２〜３２７がブリッジファイバ３１の入射端面に斜めに接続されている点である。各入力ファイバ３２ｉ（ｉ＝２〜７）の中心軸とブリッジファイバ３１の中心軸との成す角θｉは、その入力ファイバ３２ｉの中心軸の延長とブリッジファイバ３１の出射端面の交点Ｐが出力ファイバ３３の入射端面の中心と一致するように定められている。これにより、ブリッジファイバ３１のコアを伝搬する光の散乱回数（コア−クラッド境界での反射回数）を減少させることができる。
【００４７】
上記の構成を採用することによって、各入力ファイバ３２ｉのコア３２ｉａからブリッジファイバ３１のコア３１ａへと入射したレーザ光の伝播角がブリッジファイバ３１において増大する程度を、入力ファイバ３２ｉがブリッジファイバ３１の入射端面に垂直に接続されている場合よりも小さくすることができる。したがって、得られるレーザ光のビーム品質を更に向上させることができる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、入力ファイバ束３２を構成する７つの入力ファイバ３２１〜３２７のうち、中心に配置された入力ファイバ３２１を除く６つの入力ファイバ３２２〜２２７をブリッジファイバ３１の入射端面に斜めに接続する態様を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、これら６つの入力ファイバ３２２〜２２７のうち、少なくも１つの入力ファイバ３２ｉをブリッジファイバ３１の入射端面に斜めに接続すれば、少なくとも部分的に上述したビーム品質向上効果を得ることができる。
【００４９】
また、本実施形態においては、各入力ファイバ３２ｉの中心軸とブリッジファイバ３１の中心軸との成す角θｉを、その入力ファイバ３２ｉの中心軸の延長とブリッジファイバ３１の出射端面の交点Ｐが出力ファイバ３３の入射端面の中心と一致するように定める態様を例示しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、各入力ファイバ３２ｉの中心軸とブリッジファイバ３１の中心軸との成す角θｉを、その入力ファイバ３２ｉの中心軸の延長とブリッジファイバ３１の出射端面の交点Ｐが出力ファイバ３３の入射端面の中心に近づくように定めれば、少なくとも部分的に上述したビーム品質向上効果を得ることができる。
【００５０】
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１、２、３          コンバイナ
１１、２１、３１    ブリッジファイバ
１２、２２、３２    入力ファイバ束
１３、２３、３３    出力ファイバ
【図１】
2018136379.tif 000003
【図２】
2018136379.tif 000004
【図３】
2018136379.tif 000005
【図４】
2018136379.tif 000006
【図５】
2018136379.tif 000007
【図６】
2018136379.tif 000008
【図７】
2018136379.tif 000009
【図８】
2018136379.tif 000010
【図９】
2018136379.tif 000011
【図１０】
2018136379.tif 000012