(57)【要約】【課題】ビーム品質の低下を抑制しつつクラッドモード光を効率的に除去することが可能な光ファイバ型光学素子及びその製造方法並びに光コネクタを提供する。【解決手段】光ファイバ型光学素子１は、コア１１と、コア１１の外側面に設けられたクラッド１２と、を有する光ファイバ１０と、光ファイバ１０の長手方向の少なくとも一部に設けられ、クラッド１２の外側面に複数の溝２１，２２が互いに交わることなく多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部２０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、該コアの外側面に設けられたクラッドと、を有する光ファイバと、
前記光ファイバの長手方向の少なくとも一部に設けられ、前記クラッドの外側面に複数の溝が互いに交わることなく多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部と、
を備える光ファイバ型光学素子。
【請求項２】
コアと、該コアの外側面に設けられたクラッドと、を有する光ファイバと、
前記光ファイバの長手方向の少なくとも一部における前記クラッドの外側面に設けられた補助クラッド部材と、
を備え、
前記補助クラッド部材の外側面には、複数の溝が多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部が形成されている、
光ファイバ型光学素子。
【請求項３】
前記補助クラッド部材の屈折率は、前記クラッドの屈折率と同等又は相対的に高い、請求項２記載の光ファイバ型光学素子。
【請求項４】
前記複数の溝の少なくとも一部は、前記光ファイバの長手方向に沿って等間隔となるように形成されている、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光ファイバ型光学素子。
【請求項５】
前記複数の溝の少なくとも一部は、前記光ファイバの長手方向に沿って不等間隔となるように形成されている、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光ファイバ型光学素子。
【請求項６】
前記複数の溝の少なくとも一部は、前記光ファイバの軸に対して互いに点対称となるように形成されている、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光ファイバ型光学素子。
【請求項７】
前記複数の溝の少なくとも一部は、互いに深さが異なる溝を含む、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の光ファイバ型光学素子。
【請求項８】
前記光ファイバは、前記クラッドの外側面に設けられた被覆を備えており、
前記クラッドモード除去部或いは前記補助クラッド部材は、前記被覆が除去された部位に設けられる、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の光ファイバ型光学素子。
【請求項９】
コアと、該コアの外側面に設けられたクラッドと、を有する光ファイバの前記クラッドの外側面に対し、前記光ファイバの軸に対して互いに点対称となる位置にレーザ光を照射した状態で、前記軸の周りで前記光ファイバを回転させつつ、前記軸に沿って前記光ファイバを移動させて、前記クラッドの外側面に複数の溝が多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部を形成する工程を有する、光ファイバ型光学素子の製造方法。
【請求項１０】
円筒形状の補助クラッド部材の外側面にレーザ光を照射した状態で、前記補助クラッド部材の軸の周りで前記補助クラッド部材を回転させつつ、前記軸に沿って前記補助クラッド部材を移動させて、前記補助クラッド部材の外側面に複数の溝が多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部を形成する工程と、
コアと、該コアの外側面に設けられたクラッドと、を有する光ファイバを、前記補助クラッド部材に挿入させた状態で、前記補助クラッド部材を加熱することにより、前記光ファイバと前記補助クラッド部材を一体化させる工程と、
を有する光ファイバ型光学素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の光ファイバ型光学素子と、
少なくとも前記光ファイバ型光学素子に形成されたクラッドモード除去部を内部に収容する筐体部と、
を備える光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ型光学素子及びその製造方法並びに光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、相対的に屈折率が高いコアの外側面を相対的に屈折率が低いクラッドで覆った構成を基本としており、コアとクラッドとの屈折率の差を利用して光をコアの中に閉じ込めることにより、光ファイバの長手方向に沿って光を伝送するものである。光ファイバ型光学素子は、光ファイバを加工して、或いは光ファイバに新たな構成を追加して、所定の機能を持たせた光学素子である。
【０００３】
このような光ファイバ型光学素子の一種に、光ファイバのクラッドを伝播する光（クラッドモード光）を除去する機能を有するもの（クラッドモードストリッパ：ＣＭＳ）がある。上述の通り、光ファイバ内において、光は、基本的にコアの中に閉じ込められてコアの内部を伝播するが、その一部がクラッドを伝播する場合がある。例えば、光ファイバが光学的に結合されている部分（融着接続点、或いは光ファイバコネクタ）において、光ファイバの結合ずれが生じている場合には、クラッドモード光が発生し得る。
【０００４】
クラッドモード光が発生すると、種々の悪影響が考えられる。例えば、近年、加工分野において注目されているファイバレーザ装置では、高出力のレーザ光が伝送されるため、高いパワーを有するクラッドモード光が発生する可能性が考えられる。このような高いパワーを有するクラッドモード光が発生すると、意図しない位置で光ファイバが損傷してしまい、或いは意図しない位置でクラッドモード光が外部に漏れ出して外部の装置が損傷してしまう等の悪影響が考えられる。
【０００５】
以下の特許文献１，２には、クラッドモード光を除去する機能を有する従来の光ファイバ型光学素子が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、クラッドの外側面に、長さ方向に延びるように且つ螺旋状に凹溝が形成された光ファイバ型光学素子が開示されている。また、以下の特許文献２には、クラッドの外側面に螺旋状にモードストリッパが形成され、或いは環状に複数のモードストリッパが形成された光ファイバ型光学素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１２６６８７号公報
【特許文献２】特開２０１６−２９４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１，２に開示された従来の光ファイバ型光学素子において、クラッドモード光を効率的に除去するには、クラッドの外側面に形成される溝（モードストリッパ）を深い溝にする必要がある。クラッドの外側面の溝を深くすれば、クラッドモード光が上記の溝に入射する頻度が高まり、その結果として外部に放出されるクラッドモード光が増えるからである。尚、クラッドの外側面の溝は、例えばレーザ加工により形成される。
【０００８】
しかしながら、余り深い溝を形成してしまうと、レーザ加工によって生ずる熱応力がコアに局所的に作用してコアの外形が歪んでしまい、例えばコアを伝播する光のビーム品質が低下する虞が考えられる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ビーム品質の低下を抑制しつつクラッドモード光を効率的に除去することが可能な光ファイバ型光学素子及びその製造方法並びに光コネクタ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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１態様に係る光ファイバ型光学素子（１、３〜６）は、コア（１１）と、該コアの外側面に設けられたクラッド（１２、１２ａ、１２ｂ）と、を有する光ファイバ（１０、５０）と、前記光ファイバの長手方向の少なくとも一部に設けられ、前記クラッドの外側面に複数の溝（２１、２２、２３）が互いに交わることなく多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部（２０、６０）と、を備える。
上記課題を解決するために、本発明の第２態様に係る光ファイバ型光学素子（２）は、コア（１１）と、該コアの外側面に設けられたクラッド（１２）と、を有する光ファイバと（１０）、前記光ファイバの長手方向の少なくとも一部における前記クラッドの外側面に設けられた補助クラッド部材と（３０）と、を備え、前記補助クラッド部材の外側面には、複数の溝（４１、４２）が多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部（４０）が形成されている。
ここで、本発明の第２態様に係る光ファイバ型光学素子は、前記補助クラッド部材の屈折率が、前記クラッドの屈折率と同等又は相対的に高い。
また、本発明の第１，第２態様に係る光ファイバ型光学素子は、前記複数の溝の少なくとも一部が、前記光ファイバの長手方向に沿って等間隔となるように形成されている。
或いは、本発明の第１，第２態様に係る光ファイバ型光学素子は、前記複数の溝の少なくとも一部が、前記光ファイバの長手方向に沿って不等間隔となるように形成されている。
また、本発明の第１，第２態様に係る光ファイバ型光学素子は、前記複数の溝の少なくとも一部が、前記光ファイバの軸に対して互いに点対称となるように形成されている。
また、本発明の第１，第２態様に係る光ファイバ型光学素子は、前記複数の溝の少なくとも一部が、互いに深さが異なる溝を含む。
また、本発明の第１，第２態様に係る光ファイバ型光学素子は、前記光ファイバが、前記クラッドの外側面に設けられた被覆（１３）を備えており、前記クラッドモード除去部或いは前記補助クラッド部材が、前記被覆が除去された部位に設けられる。
本発明の第１態様に係る光ファイバ型光学素子の製造方法は、コア（１１）と、該コアの外側面に設けられたクラッド（１２）と、を有する光ファイバ（１０）の前記クラッドの外側面に対し、前記光ファイバの軸に対して互いに点対称となる位置（Ｐ１、Ｐ２）にレーザ光（Ｌ１、Ｌ２）を照射した状態で、前記軸の周りで前記光ファイバを回転させつつ、前記軸に沿って前記光ファイバを移動させて、前記クラッドの外側面に複数の溝（２１、２２）が多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部（２０）を形成する工程を有する。
本発明の第２態様に係る光ファイバ型光学素子の製造方法は、円筒形状の補助クラッド部材（３０）の外側面にレーザ光（Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２）を照射した状態で、前記補助クラッド部材の軸の周りで前記補助クラッド部材を回転させつつ、前記軸に沿って前記補助クラッド部材を移動させて、前記補助クラッド部材の外側面に複数の溝（４１、４２）が多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部（４０）を形成する工程と、コア（１１）と、該コアの外側面に設けられたクラッド（１２）と、を有する光ファイバ（１０）を、前記補助クラッド部材に挿入させた状態で、前記補助クラッド部材を加熱することにより、前記光ファイバと前記補助クラッド部材を一体化させる工程と、を有する。
本発明の光コネクタ（７０）は、上記の何れかに記載の光ファイバ型光学素子と、少なくとも前記光ファイバ型光学素子に形成されたクラッドモード除去部を内部に収容する筐体部（７２）と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光ファイバのクラッドの外側面、或いは光ファイバのクラッドの外側面に設けられた補助クラッド部材の外側面に、複数の溝が多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部を設けているため、ビーム品質の低下を抑制しつつクラッドモード光を効率的に除去することが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるクラッドモード除去部を示す斜視透視図である。
【図３】本発明の第１実施形態における溝形成工程の一例を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態における火炎研磨工程の一例を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態における溝形成工程の他の例を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態による光ファイバ型光学素子を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態における一体化工程の一例を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子の第１変形例を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子の第２変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子の第３変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子の第４変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態による光コネクタを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光ファイバ型光学素子及びその製造方法並びに光コネクタについて詳細に説明する。尚、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、必要に応じて各部材の寸法を適宜変えて図示している。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子を示す図であって、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は（ｂ）中のＡ−Ａ線断面矢視図である。図１に示す通り、本実施形態の光ファイバ型光学素子１は、コア１１、クラッド１２、及び被覆１３を備える光ファイバ１０と、光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に設けられたクラッドモード除去部２０とを備える。かかる構成の光ファイバ型光学素子１は、光ファイバ１０の長手方向に沿って光（コア１１を伝播する光）を伝送可能であるとともに、クラッド１２を伝播する光（クラッドモード光）をクラッドモード除去部２０にて除去することが可能である。
【００１５】
コア１１は、光ファイバ１０の断面中心部（図１（ｂ）参照）に配置され、光ファイバ１０の長手方向に沿って延びる円柱状の部材である。このコア１１は、クラッド１２よりも相対的に屈折率が高い材質によって形成される。例えば、コア１１は、ドーパントがドープされていない純粋な石英（ＳｉＯ２）系ガラスにより形成され、或いは、屈折率を高めるドーパント（例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ））がドープされた石英系ガラスによって形成される。尚、コア１１の直径は、例えば５０〜１５０［μｍ］程度である。
【００１６】
クラッド１２は、コア１１の外側面に設けられ、光ファイバ１０の長手方向に沿って延びる円筒状の部材である。このクラッド１２は、コア１１よりも相対的に屈折率が低い材質によって形成される。例えば、コア１１が、ドーパントがドープされていない純粋な石英系ガラスにより形成されている場合には、クラッド１２は、屈折率を低くするドーパント（例えば、フッ素（Ｆ））がドープされた石英系ガラスによって形成される。また、コア１１が、屈折率を高めるドーパントがドープされた石英系ガラスによって形成されている場合には、クラッド１２は、ドーパントがドープされていない純粋な石英系ガラスにより形成され、或いは屈折率を低くするドーパント（例えば、フッ素（Ｆ））がドープされた石英系ガラスによって形成される。尚、クラッド１２の直径（外径）は、例えば０．１〜４［ｍｍ］程度である。
【００１７】
被覆１３は、クラッド１２の外側面に設けられ、光ファイバ１０の長手方向に沿って延びる円筒状の部材である。この被覆１３は、例えばポリイミド、アクリル等によって形成される。尚、被覆１３の直径（外径）は、例えば０．５〜５［ｍｍ］程度である。被覆１３は、単一層からなるものであっても良く、複数層からなるものであっても良い。例えばシリコーン樹脂等で形成されたバッファ層と、バッファ層を被覆するナイロン樹脂等により形成されたジャケット層からなる被覆１３とすることも可能である。
【００１８】
クラッドモード除去部２０は、クラッドモード光を除去する必要のある光ファイバ１０の任意の部位に設けられる。具体的に、クラッドモード除去部２０は、クラッドモード光を除去する必要のある部位の被覆１３を除去し、これにより露出したクラッド１２の外側面に設けられる。クラッドモード除去部２０は、光ファイバ１０の長手方向の全体に設けられていても良く、長手方向の一部に設けられていても良い。尚、本実施形態では、図１に示す通り、光ファイバ１０の端部の被覆１３を除去し、これにより露出した光ファイバ１０の端部におけるクラッド１２の外側面にクラッドモード除去部２０が形成されている例について説明する。
【００１９】
図２は、本発明の第１実施形態におけるクラッドモード除去部を示す斜視透視図である。図１，図２に示す通り、クラッドモード除去部２０は、クラッド１２の外側面に２本の溝（溝２１及び溝２２）が二重螺旋状に形成されてなる二重螺旋構造を有する。クラッドモード除去部２０をなす溝２１及び溝２２は、光ファイバ１０の軸（コア１１の中心を通り光ファイバ１０の長手方向に延在する軸）に対して互いに点対称となるように形成されており、また、溝２１及び溝２２は、光ファイバ１０の長手方向に沿って等間隔となるように形成されている。尚、溝２１及び溝２２は、一部が光ファイバ１０の長手方向に沿って等間隔となるように形成されていても良く、全部が光ファイバ１０の長手方向に沿って等間隔となるように形成されていても良い。ここで、溝２１及び溝２２は互いに交わることなく形成される。このため、上記の二重螺旋構造とは、互いに交わることなくクラッド１２の外側面に形成された２本の螺旋状の溝２１及び溝２２を有する構造である、ということができる。
【００２０】
このように、クラッドモード除去部２０を、二重螺旋構造（溝２１及び溝２２が二重螺旋状に形成されてなる構造）とするのは、コア１１を伝播する光のビーム品質の低下を抑制しつつクラッドモード光を効率的に除去するためである。つまり、クラッドモード除去部２０を二重螺旋構造とすることで、従来よりも螺旋溝の数が増加する（単純に、従来の２倍になる）ことから、クラッドモード光が溝に入射する頻度が高まり、その結果として従来よりもクラッドモード光の除去効率を高めることができる。
【００２１】
また、上述した螺旋溝数の増加によってクラッドモード光の除去効率を高めることができるため、クラッドモード除去部２０をなす２本の溝（溝２１及び溝２２）を従来よりも浅く形成しても、クラッドモード光の除去効率を従来よりも高く、又は従来と同様に維持することが可能である。また、溝２１及び溝２２を従来よりも浅い溝にすることで、レーザ加工によって生ずる熱応力の影響（コア１１の外形の歪み）を軽減することができ、これによりビーム品質の低下を抑制することができる。
【００２２】
また、クラッドモード除去部２０をなす溝２１及び溝２２を、光ファイバ１０の軸に対して互いに点対称となるように形成するのは、溝２１及び溝２２を形成する際に生ずる熱による光ファイバ１０の曲がりを防止して、ビーム品質の低下を抑制するためである。光ファイバ１０のクラッド１２の外側面をレーザ加工する場合には、加工時に生ずる熱によって熱応力が生じ、光ファイバ１０が曲がる（熱が生じた方向に曲がる）可能性がある。また、熱応力の作用の仕方によっては、例えば光ファイバが溝の開口方向に対して逆方向に曲がってしまう虞も考えられ、これによっても光のビーム品質が低下する虞が考えられる。光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に単純に螺旋を形成する場合（例えば、溝２１及び溝２２の何れか一方のみを形成する場合）には、螺旋の形成時に生ずる熱によって、光ファイバ１０がうねるように曲がる可能性がある。
【００２３】
本実施形態では、クラッドモード除去部２０をなす溝２１及び溝２２を、光ファイバ１０の軸に対して互いに点対称となるように形成することで、溝２１を形成する際に生ずる熱の影響と、溝２２を形成する際に生ずる熱の影響とを相殺させて、光ファイバ１０の曲がりを抑制するようにしている。つまり、上述の通り、光ファイバ１０は、熱が生じた方向に曲がる可能性があることから、溝２１及び溝２２を形成する際に、熱が生ずる位置を光ファイバ１０の軸に対して互いに点対称とすることで、光ファイバ１０の曲がりを防止するようにしている。
【００２４】
次に、上記構成における光ファイバ型光学素子１の製造方法について説明する。光ファイバ型光学素子１は、概ね以下の３つの工程を経て製造される。
（１）被覆除去工程
光ファイバ１０のクラッドモード光を除去する必要のある部位（クラッドモード除去部２０を形成すべき部位）の被覆１３を除去する工程である。
（２）溝形成工程
被覆１３が除去されて露出したクラッド１２の外側面に、クラッドモード除去部２０をなす溝（溝２１及び溝２２）を形成する工程である。
（３）火炎研磨（ファイアポリッシュ）工程
外側面に溝２１及び溝２２が形成されたクラッド１２を加熱して、溝２１及び溝２２の底部の形状を略Ｕ字形状にし、或いは溝形成工程で生じたクラッド１２の加工くずを除去し、クラッド１２を透明化する工程である。
【００２５】
以下、光ファイバ型光学素子１の製造方法の詳細について説明する。光ファイバ型光学素子１の製造が開始されると、まず光ファイバ１０の端部の被覆１３を、予め規定された長さだけ除去する工程が行われる（被覆除去工程）。例えば、光ファイバ１０の端部から数〜数十［ｃｍ］程度の被覆１３が除去される。尚、被覆１３を除去する方法は、従来の任意の方法を用いることができる。被覆１３の除去が完了すると、被覆１３が除去された部分ではクラッド１２が露出した状態になる。
【００２６】
次に、端部においてクラッド１２が露出した状態の光ファイバ１０を、不図示の把持機構によって把持し、図３に示す通り、露出したクラッド１２の外側面にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射して、クラッドモード除去部２０をなす溝（溝２１及び溝２２）を形成する工程が行われる（溝形成工程）。図３は、本発明の第１実施形態における溝形成工程の一例を説明するための図である。
【００２７】
図３に示す通り、レーザ加工装置ＬＤから射出されるレーザ光Ｌ０を、例えばハーフミラーＨＭを用いて２つのレーザ光Ｌ１，Ｌ２に分岐し、分岐したレーザ光Ｌ１をクラッド１２の外側面の位置Ｐ１に照射するとともに、分岐した他方のレーザ光Ｌ２を例えば反射ミラーＭ１〜Ｍ３によってリレーしてクラッド１２の外側面の位置Ｐ２に照射する。尚、レーザ光Ｌ２のリレー方法は、任意の方法を用いることができる。このとき、レーザ光Ｌ１が照射される位置Ｐ１とレーザ光Ｌ２が照射される位置Ｐ２とは、光ファイバ１０の軸に対して互いに点対称となる位置である。
【００２８】
そして、レーザ光Ｌ１，Ｌ２がクラッド１２の外側面における位置Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ照射されている状態で、光ファイバ１０をその軸（光ファイバ１０の軸）の周りで回転させつつ（図３中の回転方向Ｄ１１に回転させつつ）、光ファイバ１０をその軸に沿って移動させる（図３中の移動方向Ｄ１２に移動させる）。尚、光ファイバ１０の回転方向Ｄ１１への回転及び移動方向Ｄ１２への移動は、上記の把持機構によって一定の速度で行われることが好ましい。これにより、クラッド１２の外側面には、溝２１及び溝２２が同時に形成され、最終的に二重螺旋構造を有するクラッドモード除去部２０が形成される。尚、光ファイバ１０の回転方向は、図３中の回転方向Ｄ１１と逆方向であっても良く、光ファイバ１０の移動方向は、図３中の移動方向Ｄ１２と逆方向であっても良い。
【００２９】
続いて、図４に示す通り、クラッドモード除去部２０が形成された部位に対して、火炎研磨（ファイアポリッシュ）を実施する工程が行われる（火炎研磨工程）。図４は、本発明の第１実施形態における火炎研磨工程の一例を説明するための図である。図４に示す通り、クラッドモード除去部２０が形成された部位を、例えば酸水素バーナーのトーチＴＣの前に配置し、トーチＴＣから放射される炎ＦＬによって加熱する。
【００３０】
そして、クラッドモード除去部２０が形成された部位が炎ＦＬによって加熱されている状態で、光ファイバ１０をその軸（光ファイバ１０の軸）の周りで回転させつつ（図４中の回転方向Ｄ２１に回転させつつ）、光ファイバ１０をその軸に沿って移動させる（図４中の移動方向Ｄ２２に移動させる）。尚、光ファイバ１０の回転方向Ｄ２１への回転及び移動方向Ｄ２２への移動は、一定の速度で行われることが好ましい。これにより、クラッドモード除去部２０が形成された部位が満遍なく火炎研磨される。尚、光ファイバ１０の回転方向は、図４中の回転方向Ｄ２１と逆方向であっても良い。
【００３１】
以上の火炎研磨が行われることで、溝２１及び溝２２の形状（断面形状）を、例えばＶ字形状から略Ｕ字形状に加工することができる。これにより、溝２１及び溝２２の最底部に集中する応力が緩和され、光ファイバ１０の破断確率を下げることができる。また、以上の火炎研磨が行われることで、レーザ加工により生ずるクラッド１２の加工くず（上述した溝形成工程において生ずる加工くず）を溶解させてクラッド１２と一体化させることができる。これにより、クラッド１２に付着したクラッド１２の加工くずが、溝２１或いは溝２２から外部に放出されるクラッドモード光を吸収することによって生ずる発熱を低減することができる。
【００３２】
以上の通り、本実施形態では、コア１１及びクラッド１２等を有する光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に、２つの溝２１及び溝２２が二重螺旋状に形成されてなる二重螺旋構造のクラッドモード除去部２０を設けている。このようなクラッドモード除去部２０を設けることで、従来よりも螺旋溝の数を増やすことができるため、従来よりもクラッドモード光の除去効率を高めることができる。
【００３３】
また、クラッドモード光の除去効率を従来よりも高く維持しつつ、クラッドモード除去部２０をなす２つの溝２１及び溝２２を従来よりも浅い溝にすることができる。これにより、レーザ加工によって生ずる熱応力の影響（コア１１の外形の歪み）を軽減することができるため、ビーム品質の低下を抑制することができる。このように、本実施形態では、ビーム品質の低下を抑制しつつクラッドモード光を効率的に除去することが可能である。
【００３４】
尚、上述した実施形態では、溝形成工程において、レーザ光Ｌ１，Ｌ２をクラッド１２に照射し、溝２１及び溝２２を同時に形成する例について説明した。しかしながら、溝形成時に生ずる光ファイバ１０の曲がりが、ビーム品質に影響しない程度に小さい場合には、溝２１と溝２２とを別々に形成しても良い。図５は、本発明の第１実施形態における溝形成工程の他の例を説明するための図である。
【００３５】
図５に示す通り、本例では、レーザ加工装置ＬＤから射出されるレーザ光Ｌ０を分岐することなくクラッド１２の外側面に直接照射する。そして、レーザ光Ｌ０がクラッド１２の外側面に照射されている状態で、光ファイバ１０をその軸の周りで回転させつつ（図５中の回転方向Ｄ１１に回転させつつ）、光ファイバ１０をその軸に沿って移動させて（図５中の移動方向Ｄ１２に移動させて）、溝２１を形成する。続いて、溝２１と同様の方法で、溝２２を形成する。
【００３６】
但し、溝２１の加工開始時における不図示の把持機構の回転位置（回転方向Ｄ１１の初期位置）から１８０°回転した位置を回転初期位置に設定し、同把持機構の軸方向位置（移動方向Ｄ１２の初期位置）の位置を軸方向初期位置に設定した上で溝２２の形成を開始する。このように、回転初期位置及び軸方向初期位置を設定した上で、溝２１と同様の方法で溝２２を形成すれば、二重螺旋状の溝２１及び溝２２を形成することができる。尚、光ファイバ１０の回転方向は、図５中の回転方向Ｄ１１と逆方向であっても良く、光ファイバ１０の移動方向は、図５中の移動方向Ｄ１２と逆方向であっても良い。
【００３７】
〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態による光ファイバ型光学素子を示す図であって、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は（ｂ）中のＢ−Ｂ線断面矢視図である。尚、図６においては、図１に示す部材に相当する部材には同一の符号を付してある。図６に示す通り、本実施形態の光ファイバ型光学素子２は、光ファイバ１０と、光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に設けられた補助クラッド部材３０とを備える。
【００３８】
かかる構成の光ファイバ型光学素子２は、光ファイバ１０の長手方向に沿って光（コア１１を伝播する光）を伝送可能であるとともに、クラッド１２を伝播する光（クラッドモード光）を補助クラッド部材３０で除去することが可能である。本実施形態の光ファイバ型光学素子２は、光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に補助クラッド部材３０を設け、この補助クラッド部材３０の外側面に形成されたクラッドモード除去部４０によってクラッドモード光を除去するものである。
【００３９】
光ファイバ１０は、第１実施形態で説明した光ファイバ１０と同様のものである。補助クラッド部材３０は、屈折率が光ファイバ１０のクラッド１２の屈折率と同等又は相対的に高い円筒形状の部材である。補助クラッド部材３０の屈折率がクラッド１２の屈折率と同等又は相対的に高いため、クラッド１２を伝搬するクラッドモード光が補助クラッド部材３０を伝搬しやすくなる。尚、補助クラッド部材３０は、内径が０．３〜０．６［ｍｍ］程度、外径が１〜４［ｍｍ］程度、長さが６０〜１００［ｍｍ］程度である。
【００４０】
クラッドモード除去部４０は、光ファイバ１０の軸方向における補助クラッド部材３０の外側面の全体又は一部に設けられる。クラッドモード除去部４０が設けられている領域の光ファイバ１０の軸方向の長さは、例えば２０〜６０［ｍｍ］程度に設定される。尚、本実施形態では、図６に示す通り、クラッドモード除去部４０が、補助クラッド部材３０の外側面の全体に設けられる例について説明する。
【００４１】
クラッドモード除去部４０は、補助クラッド部材３０の外側面に２本の溝（溝４１及び溝４２）が二重螺旋状に形成されてなる二重螺旋構造を有する。クラッドモード除去部４０をなす溝４１及び溝４２は、補助クラッド部材３０の軸に対して互いに点対称となるように形成されており、また、溝４１及び溝４２は、光ファイバ１０の長手方向に沿って等間隔となるように形成されている。尚、溝４１及び溝４２は、一部が光ファイバ１０の長手方向に沿って等間隔となるように形成されていても良く、全部が光ファイバ１０の長手方向に沿って等間隔となるように形成されていても良い。クラッドモード除去部４０をなす溝４１及び溝４２の深さは、例えば補助クラッド部材３０の肉厚の１０〜９０［％］程度の深さである。尚、クラッドモード除去部４０をなす溝４１及び溝４２を、補助クラッド部材３０の軸に対して互いに点対称となるように形成するのは、第１実施形態と同様に、溝４１及び溝４２を形成する際に生ずる熱による光ファイバ１０の曲がりを防止して、ビーム品質の低下を抑制するためである。
【００４２】
このようなクラッドモード除去部４０が外側面に形成された補助クラッド部材３０は、クラッドモード光を除去する必要のある部位の被覆１３を除去し、これにより露出したクラッド１２の外側面に設けられている。尚、本実施形態では、図６に示す通り、光ファイバ１０の端部の被覆１３を除去し、これにより露出した光ファイバ１０の端部におけるクラッド１２の外側面に補助クラッド部材３０が設けられている。
【００４３】
ここで、補助クラッド部材３０は、同じ屈折率、或いはほぼ同じ屈折率を有する光ファイバ１０のクラッド１２と一体化されている。このため、光ファイバ１０のクラッド１２を伝播するクラッドモード光は、殆ど反射されることなく補助クラッド部材３０に入射し、補助クラッド部材３０の外側面に設けられたクラッドモード除去部４０によって除去される。
【００４４】
次に、上記構成における光ファイバ型光学素子２の製造方法について説明する。光ファイバ型光学素子２は、概ね以下の３つの工程を経て製造される。
（１）溝形成工程
補助クラッド部材３０の外側面に、クラッドモード除去部４０をなす溝（溝４１及び溝４２）を形成する工程である。
（２）被覆除去工程
光ファイバ１０のクラッドモード光を除去する必要のある部位（補助クラッド部材３０が設けられるべき部位）の被覆１３を除去する工程である。
（３）一体化工程
被覆１３が除去された光ファイバ１０を補助クラッド部材３０に挿入し、外側面に溝４１及び溝４２が形成された補助クラッド部材３０を加熱して、補助クラッド部材３０と光ファイバ１０のクラッド１２とを一体化する工程である。
【００４５】
尚、上記（１），（２）の工程は、順番が逆であっても良い。また、最初に上記（２）の工程を行い、次に上記（３）の工程の一部（被覆１３が除去された光ファイバ１０を補助クラッド部材３０に挿入する工程）を行い、次いで上記（１）の工程を行い、続いて上記（３）の残りの工程（外側面に溝４１及び溝４２が形成された補助クラッド部材３０を加熱して、補助クラッド部材３０と光ファイバ１０のクラッド１２とを一体化する工程）を行っても良い。
【００４６】
以下、光ファイバ型光学素子２の製造方法の詳細について説明する。光ファイバ型光学素子２の製造が開始されると、まず補助クラッド部材３０の外側面に、クラッドモード除去部４０をなす溝（溝４１及び溝４２）を形成する工程が行われる（溝形成工程）。これら溝４１，４２は、図３を用いて説明した方法、或いは図５を用いて説明した方法を用いて形成される。
【００４７】
図３を用いて説明した方法で溝４１，４２を形成する場合には、レーザ光Ｌ１，Ｌ２が補助クラッド部材３０の外側面に照射されている状態で、補助クラッド部材３０をその軸の周りで回転させつつ、補助クラッド部材３０をその軸に沿って移動させる。これにより、溝４１，４２が同時に形成される。尚、レーザ光Ｌ１が照射される位置とレーザ光Ｌ２が照射される位置とは、補助クラッド部材３０の軸に対して互いに点対称となる位置である。図５を用いて説明した方法で溝４１，４２を形成する場合には、レーザ光Ｌ０が補助クラッド部材３０の外側面に照射されている状態で、補助クラッド部材３０をその軸の周りで回転させつつ、補助クラッド部材３０をその軸に沿って移動させる工程を２回行う。これにより、溝４１，４２が順次に形成される。
【００４８】
次に、光ファイバ１０の端部の被覆１３を、予め規定された長さだけ除去する工程が行われる（被覆除去工程）。例えば、光ファイバ１０の端部から、補助クラッド部材３０の長さと同じ長さの被覆１３が除去される。尚、被覆１３を除去する方法は、第１実施形態と同様に、従来の任意の方法を用いることができる。被覆１３の除去が完了すると、被覆１３が除去された部分ではクラッド１２が露出した態になる。
【００４９】
続いて、図７に示す通り、補助クラッド部材３０を加熱して、補助クラッド部材３０と光ファイバ１０のクラッド１２とを一体化させる工程が行われる（一体化工程）。図７は、本発明の第２実施形態における一体化工程の一例を説明するための図である。この工程では、まず、図７（ａ）に示す通り、露出した状態のクラッド１２を、補助クラッド部材３０（外側面に溝４１，４２が形成された補助クラッド部材３０）の中心部に形成されている穴部Ｈに挿入させる。次いで、図７（ｂ）に示す通り、補助クラッド部材３０を、例えば酸水素バーナーのトーチＴＣの前に配置し、トーチＴＣから放射される炎ＦＬによって加熱する。
【００５０】
そして、クラッドモード除去部４０が形成された補助クラッド部材３０が炎ＦＬによって加熱されている状態で、光ファイバ１０及び補助クラッド部材３０を一体的にその軸（光ファイバ１０及び補助クラッド部材３０の軸）の周りで回転させつつ（図７（ｂ）中の回転方向Ｄ３１に回転させつつ）、光ファイバ１０及び補助クラッド部材３０を一体的にその軸に沿って移動させる（図７（ｂ）中の移動方向Ｄ３２に移動させる）。尚、光ファイバ１０及び補助クラッド部材３０の回転方向Ｄ３１への回転及び移動方向Ｄ３２への移動は、一定の速度で行われる。これにより、クラッドモード除去部４０が形成された補助クラッド部材３０は、光ファイバ１０のクラッド１２と一体化される。
【００５１】
ここで、補助クラッド部材３０は、トーチＴＣから放射される炎ＦＬによって加熱されることから、溝４１，４２が形成された外側面は、火炎研磨されることになる。これにより、溝４１及び溝４２の形状（断面形状）を、例えばＶ字形状から略Ｕ字形状することができるため、補助クラッド部材３０の破断確率を下げることができる。また、以上の火炎研磨によって、レーザ加工により生ずる補助クラッド部材３０の加工くずを溶解させて補助クラッド部材３０と一体化させることができるため、発熱を低減することができる。
【００５２】
以上の通り、本実施形態では、コア１１及びクラッド１２等を有する光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に補助クラッド部材３０を設け、この補助クラッド部材３０の外側面に２つの溝４１及び溝４２が二重螺旋状に形成されてなる二重螺旋構造のクラッドモード除去部４０を形成するようにしている。補助クラッド部材３０の屈折率は、光ファイバ１０のクラッド１２の屈折率と同等又は相対的に高く（例えば、補助クラッド部材３０は、光ファイバ１０のクラッド１２の屈折率と同等又は相対的に高い材質を用いることにより実現できる）、クラッド１２に一体化されていることから、クラッド１２を伝搬するクラッドモード光が補助クラッド部材３０を伝搬しやすくなり、クラッド１２の外径が拡がったということもできる。すると、二重螺旋構造のクラッドモード除去部４０は、実質的にクラッド１２に形成されていると見なすことができるため、第１実施形態と同様に、従来よりもクラッドモード光の除去効率を高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、クラッドモード除去部４０をなす２つの溝４１及び溝４２は、補助クラッド部材３０に形成されており、光ファイバ１０のクラッド１２には形成されていない。このため、第１実施形態の光ファイバ型光学素子１よりも、レーザ加工によって生ずる熱応力の影響（コア１１の外形の歪み）を軽減することができ、ビーム品質の低下をより抑制することができる。このように、本実施形態においても、ビーム品質の低下を抑制しつつクラッドモード光を効率的に除去することが可能である。
【００５４】
〈第１変形例〉
図８は、本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子の第１変形例を示す図であって、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は断面矢視図である。尚、図８（ａ）は、図１（ａ）相当する図であり、図８（ｂ）は、図１（ｃ）相当する図である。前述した第１実施形態において、光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に形成される溝２１，２２は、深さ及び幅が同じであった。しかしながら、図８に示す光ファイバ型光学素子３のように、クラッド１２の外側面に形成される溝２１，２２を互いに異なる深さ及び幅に形成しても良い。尚、互いに異なる深さ及び幅に形成するのは、溝２１及び溝２２の一部のみであっても良く、全部であっても良い。
【００５５】
図８に示す例において、溝２１は、溝２２よりも深く且つ幅広とされている。但し、溝２１の深さが深すぎると、コア１１を伝播する光のビーム品質の低下を招き、溝２２の深さが浅すぎると、クラッドモード光の除去効率が低下する。このため、溝２１，２２の深さ及び幅は、コア１１を伝播する光のビーム品質の低下と、クラッドモード光の除去効率とを考慮して設定する必要がある。
【００５６】
〈第２変形例〉
図９は、本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子の第２変形例を示す図であって、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は断面矢視図である。尚、図９（ａ）は、図１（ａ）相当する図であり、図９（ｂ）は、図１（ｃ）相当する図である。前述した第１実施形態において、光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に形成される溝２１，２２は、光ファイバ１０の軸に対して互いに点対称となるように形成されていた。また、溝２１及び溝２２は、光ファイバ１０の長手方向に沿って等間隔となるように形成されていた。
【００５７】
しかしながら、図９に示す光ファイバ型光学素子４のように、クラッド１２の外側面に形成される溝２１，２２を、光ファイバ１０の長手方向に沿って不等間隔となるように形成しても良い。尚、溝２１及び溝２２は、一部が光ファイバ１０の長手方向に沿って不等間隔となるように形成されていても良く、全部が光ファイバ１０の長手方向に沿って不等間隔となるように形成されていても良い。尚、溝２１，２２を不等間隔となるように形成すれば、溝２１，２２は、光ファイバ１０の軸に対して互いに点対称とはならない。つまり、溝２１及び溝２２は、一部が光ファイバ１０の軸に対して互いに点対称となるよう形成されていても良く、全部が光ファイバ１０の軸に対して互いに点対称となるよう形成されていても良い。但し、溝２１，２２が近づきすぎると、クラッド１２の外側面において、溝が形成されている部分と溝が形成されていない部分とが偏在して光ファイバ１０の強度が低下する虞があるため、光ファイバ１０の強度を考慮して溝２１，２２の間隔を設定する必要がある。
【００５８】
〈第３変形例〉
図１０は、本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子の第３変形例を示す断面図である。尚、図１０（ａ），（ｂ）は何れも、図１（ｃ）に相当する図である。前述した第１実施形態において、光ファイバ１０は、コア１１、クラッド１２、及び被覆１３を備えるシングルクラッドファイバであった。しかしながら、図１０に示す光ファイバ型光学素子５のように、ダブルクラッド型の光ファイバ５０を用いても良い。
【００５９】
具体的に、光ファイバ５０は、コア１１、コア１１の外側面を覆う円筒状のクラッド（インナークラッド１２ａ）、インナークラッド１２ａの外側面を覆う円筒状のクラッド（アウタークラッド１２ｂ）、及びアウタークラッド１２ｂの外側面を覆う被覆１３を備える光ファイバである。このような光ファイバ５０を用いる場合において、クラッドに形成される溝２１，２２は、図１０（ａ）に示す通り、アウタークラッド１２ｂからインナークラッド１２ａに至る溝であっても良く、図１０（ｂ）に示す通り、アウタークラッド１２ｂのみに形成される溝であっても良い。但し、溝２１，２２の深さは、第１変形例と同様に、コア１１を伝播する光のビーム品質の低下と、クラッドモード光の除去効率とを考慮して設定する必要がある、
【００６０】
〈第４変形例〉
図１１は、本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子の第４変形例を示す断面図である。尚、図１１は、図１（ａ）に相当する図である。前述した第１実施形態において、光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に形成されたクラッドモード除去部２０は、２本の溝（溝２１及び溝２２）が互いに交わることなく二重螺旋状に形成されてなる二重螺旋構造を有するものであった。
【００６１】
しかしながら、図１１に示す光ファイバ型光学素子６のように、光ファイバ１０のクラッド１２の外側面には、互いに交わることのない３本の溝（溝２１、溝２２、及び溝２３）が三重螺旋状に形成されてなる三重螺旋構造を有するクラッドモード除去部６０が形成されていても良い。また、光ファイバ１０のクラッド１２の外側面に形成される溝（互いに交わることのない溝）は４本以上であっても良い。つまり、光ファイバ１０のクラッド１２の外側面には、互いに交わることのない複数の溝が多重螺旋状に形成されてなる多重螺旋構造のクラッドモード除去部を形成することができる。但し、光ファイバ１０の軸に対して点対称となる溝を形成する条件は、以下の通りである。
・溝が２つのみ設けられている
・光ファイバ１０の長手方向における隣り合った２つの溝の間隔が少なくとも一部（一箇所）において同じ
【００６２】
以上、本発明の第１，第２実施形態による光ファイバ型光学素子及びその製造方法、並びに本発明の第１実施形態による光ファイバ型光学素子の変形例について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることはない。例えば、図８〜図１１を用いて説明した上述の第１〜第４変形例は、第１実施形態についての変形例であったが、これら第１〜第４変形例を前述した第２実施形態にも適用可能である。
【００６３】
また、上述した第１，第２実施形態による光ファイバ型光学素子及び変形例に係る光ファイバ型光学素子は、光コネクタに適用することが可能である。図１２は、本発明の一実施形態による光コネクタを示す図である。尚、図１２においては、光コネクタの拡大断面図をあわせて図示している。図１２に示す通り、本実施形態の光コネクタ７０は、ファイバレーザ等のレーザ発振器８０の射出端に取り付けられ、加工ヘッド等の空間光学結合ユニット９０に篏合される光コネクタである。
【００６４】
この光コネクタ７０は、例えば第１実施形態による光ファイバ型光学素子１、エンドキャップ７１、及び筐体部７２を備える。光ファイバ型光学素子１の一端部は被覆１３（図１２においては図示省略）が除去されており、この被覆１３が除去された部分におけるクラッド１２の外側面に、二重螺旋構造を有するクラッドモード除去部２０が形成されている（図１参照）。
【００６５】
エンドキャップ７１は、光ファイバ型光学素子１の先端に取り付けられる光学部材である。このエンドキャップ７１は、例えば石英材質により形成されており、光ファイバ型光学素子１から射出される出力光のエネルギー密度を低下させて、光ファイバ型光学素子１をなす光ファイバ１０の端面の損傷を防止するために設けられる。尚、エンドキャップ７１は、光ファイバ型光学素子１をなす光ファイバ１０のコア１１の屈折率と同等であることが好ましい。
【００６６】
筐体部７２は、少なくとも光ファイバ型光学素子１に形成されたクラッドモード除去部２０とエンドキャップ７１とをその内部に収容する中空筒状の部材である。クラッドモード除去部２０によって除去されたクラッドモード光が外部に漏れるのを防止するために、クラッドモード除去部２０は筐体部７２の内部に収容される。この筐体部７２は、一端部（エンドキャップ７１が配される側の端部）が、空間光学結合ユニット９０の嵌合部９１に嵌合される。
【００６７】
光コネクタ７０は、その内部にクラッドモード除去部２０を収容しているため、少なくとも一部のクラッドモード光が除去された出力光が、レーザ発振器８０の射出端から空間光学結合ユニット９０の内部に導かれる。尚、光コネクタ７０に設けられる光ファイバ型光学素子は、第１実施形態による光ファイバ型光学素子１に限定される訳ではなく、第２実施形態による光ファイバ型光学素子２であっても、変形例に係る光ファイバ型光学素子であっても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１〜６…光ファイバ型光学素子、１０…光ファイバ、１１…コア、１２…クラッド、１２ａ…インナークラッド、１２ｂ…アウタークラッド、１３…被覆、２１〜２３…溝、２０…クラッドモード除去部、３０…補助クラッド部材、４０…クラッドモード除去部、４１，４２…溝、５０…光ファイバ、６０…クラッドモード除去部、７０…光コネクタ、７２…筐体部、Ｐ１，Ｐ２…位置、Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２…レーザ光
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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