(57)【要約】【課題】製造コストを抑えつつ、光損失を低く抑えることができ、且つ容易に製造可能なビーム均一化装置および光加工装置を提供する。【解決手段】光加工装置１は、加工対象物Ｗを光によって加工するための装置であって、光源１０と、集光レンズ２０と、ビーム均一化装置３０と、転写レンズ４０とを備える。ビーム均一化装置３０は、複数のコア、及び該複数のコアを覆うクラッドを有し、一端において一つのコアに光Ｌ１を受けるマルチコア光ファイバ３２と、マルチコア光ファイバ３２の他端において上記複数のコアと光学的に結合され、上記複数のコアから入射する光を混合して出射する大口径光ファイバ３３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】
複数のコア、及び該複数のコアを覆うクラッドを有し、一端において一つの前記コアに光を受ける第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバの他端において前記複数のコアと光学的に結合され、前記複数のコアから入射する光を混合して出射する光学部材と
を備えることを特徴とする、ビーム均一化装置。
【請求項２】
前記光学部材は第２の光ファイバであり、
前記第２の光ファイバは、前記複数のコアを全て包含する太さのコアを有することを特徴とする、請求項１に記載のビーム均一化装置。
【請求項３】
前記第１の光ファイバが、該第１の光ファイバの中央部に配置された中心コアと、該中心コアの周辺に配置された二つ以上の周辺コアとを有し、
前記一つのコアは前記中心コアであることを特徴とする、請求項１または２に記載のビーム均一化装置。
【請求項４】
前記第１の光ファイバにおいて、前記二つ以上の周辺コアは、該第１の光ファイバの中心軸線から一定以上の距離を隔てた領域に、互いに等しい間隔で配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のビーム均一化装置。
【請求項５】
前記第１の光ファイバの少なくとも一部が曲げられていることにより、前記複数のコアを導波する光の強度が前記複数のコア同士で均一化されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のビーム均一化装置。
【請求項６】
前記第１の光ファイバの一端において前記一つのコアと光学的に結合された端部を有し、光を前記一つのコアに導く第３の光ファイバを更に備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のビーム均一化装置。
【請求項７】
前記第１の光ファイバのクラッド径と、前記第３の光ファイバのクラッド径とが略等しく、
前記第１の光ファイバの前記一つのコアのコア径と、前記第３の光ファイバのコア径とが略等しいことを特徴とする、請求項６に記載のビーム均一化装置。
【請求項８】
前記複数のコアの屈折率が互いに異なることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のビーム均一化装置。
【請求項９】
加工対象物を光によって加工する光加工装置であって、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のビーム均一化装置と、
前記第１の光ファイバの一端において前記一つのコアと光学的に結合された光源と
を備え、
前記ビーム均一化装置の前記光学部材から出射された光を前記加工対象物に照射することを特徴とする、光加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム均一化装置および光加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光などの光を用いて加工対象物（ワーク）を加工する光加工装置が研究されている。このような光加工装置においては、加工対象物の表面における光の強度を均一に近づけることが求められる。光の強度を均一にすることで、加工されるべき領域の加工度合いを均一にでき、加工精度を高めることができるからである。
【０００３】
非特許文献１には、加工対象物の表面における光の強度を均一にするための技術が記載されている。この文献に記載された技術は、横断面が矩形であるコアを有する光ファイバを用意し、その光ファイバの一端にレーザ光を入射することにより、均一化された強度を有する光（トップハットビーム）が光ファイバの他端から出射されるというものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】中井忠彦他、「方形コアレーザーガイドの開発」、三菱電線工業時報、２００９年１０月、第１０６号、ｐ．５−８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光の強度を均一化する技術としては、上述した非特許文献１に記載された技術の他にも、様々な技術がある。例えば、カライドスコープにおける多重反射を利用して、光強度を均一化することができる。カライドスコープには、矩形導波管を有するものと、互いに平行に配置された２枚のミラーの間で光を多重反射させるものがある。矩形導波管を有するものは、４枚の内面反射鏡によって光を多重反射させ、矩形の横断面形状を有する均一な強度の光を出射することができる。また、２枚のミラーの間で光を多重反射させるものは、Ｓ偏光ビームを多重反射させて一方向の光強度を均一化することができる。
【０００６】
また、一つの光を複数の光に分割したのち、複数の光を一箇所にて重畳することにより、光強度を均一化する技術（ビームインテグレーション）もある。このような技術には、等しい大きさの単レンズが縦横に配列されて成るフライアイレンズのような透過光学系を利用する技術と、多数の平面ミラーが縦横に配列されて成るセグメントミラーのような反射光学系を利用する技術とがある。例えばフライアイレンズを利用する技術では、複数の単レンズによって一つの光を分割したのち、分割された複数の光を一箇所に集めることにより、強度分布を均一化することができる。
【０００７】
しかしながら、上述した技術はいずれも、複雑な形状のレンズやミラー、或いは光ファイバを利用するため製造コストが高くなってしまう。また、カライドスコープを用いる技術では、カライドスコープ内部での光の反射角が大きくなると反射率が低下することから、光損失が比較的大きいという問題がある。また、フライアイレンズやセグメントミラー等を用いる技術では、得られる光の強度分布（ビームプロファイル）がレンズ又はミラーへの光の入射角に影響され易く、入射光の角度調整（ビームアライメント）が難しいという問題がある。
【０００８】
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、製造コストを抑えつつ、光損失を低く抑えることができ、且つ容易に製造可能なビーム均一化装置および光加工装置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】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明によるビーム均一化装置は、複数のコア、及び該複数のコアを覆うクラッドを有し、一端において一つのコアに光を受ける第１の光ファイバと、第１の光ファイバの他端において複数のコアと光学的に結合され、複数のコアから入射する光を混合して出射する光学部材とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このビーム均一化装置では、第１の光ファイバの一端において一つのコアに光が入射される。この光は、第１の光ファイバの内部を伝搬する際、複数のコア間のクロストークによって、他のコアに分配される。こうして複数のコアに分配された複数の光は、第１の光ファイバの他端から出射される。第１の光ファイバの他端では、光学部材が複数のコアと光学的に結合されているので、この光学部材によって複数の光が混合され、均一な強度を有する一つの光となる。
【００１１】
このビーム均一化装置によれば、複数のコアを有する第１の光ファイバ（いわゆるマルチコア光ファイバ）を用いて光を分割するので、前述したフライアイレンズやセグメントミラー等を用いる方式と比較して製造コストを格段に抑えることができる。更に、カライドスコープを用いる方式と比較して光損失を低く抑えることができる。更に、光ファイバへの入射光の角度調整に困難性はなく、ビーム均一化装置を容易に製造することができる。
【００１２】
また、ビーム均一化装置は、光学部材が第２の光ファイバであり、第２の光ファイバが、複数のコアを全て包含する太さのコアを有することを特徴としてもよい。これにより、第１の光ファイバの複数のコアから入射する光を混合して出射する光学部材を好適に実現できる。
【００１３】
また、ビーム均一化装置は、第１の光ファイバが、該第１の光ファイバの中央部に配置された中心コアと、該中心コアの周辺に配置された二つ以上の周辺コアとを有し、上記一つのコアは中心コアであることを特徴としてもよい。これにより、第１の光ファイバの中心付近に光を入射し、他のコア（周辺コア）へ光を均一に分配することができるので、出射光の強度の均一性を高めることができる。
【００１４】
また、ビーム均一化装置は、第１の光ファイバにおいて、二つ以上の周辺コアが、該第１の光ファイバの中心軸線から一定以上の距離を隔てた領域に、互いに等しい間隔で配置されていることを特徴としてもよい。これにより、周辺コアへ光をより均一に分配することができるので、出射光の強度の均一性を更に高めることができる。
【００１５】
また、ビーム均一化装置は、第１の光ファイバの少なくとも一部が曲げられていることにより、複数のコアを導波する光の強度が複数のコア同士で均一化されることを特徴としてもよい。これにより、複数のコアを導波する複数の光の強度をより均一にすることができるので、出射光の強度の均一性を更に高めることができる。
【００１６】
また、ビーム均一化装置は、第１の光ファイバの一端において一つのコアと光学的に結合された端部を有し、光を一つのコアに導く第３の光ファイバを更に備えることを特徴としてもよい。これにより、第１の光ファイバの一端において、上記一つのコアに光を精度よく且つ容易に入射させることができる。この場合、ビーム均一化装置は、第１の光ファイバのクラッド径と、第３の光ファイバのクラッド径とが略等しく、第１の光ファイバの一つのコアのコア径と、第３の光ファイバのコア径とが略等しいことが好ましい。これにより、上記一つのコアに光を更に精度よく入射させることができる。
【００１７】
また、ビーム均一化装置は、複数のコアの屈折率が互いに異なることを特徴としてもよい。これにより、各コアを導波される光の速度にばらつきが生じ、第１の光ファイバの他端において複数のコアから出射される複数の光の位相が互いに異なることとなるので、複数の光が互いに干渉することを抑制し、光学部材からの出射光の強度の均一性を更に高めることができる。
【００１８】
また、本発明による光加工装置は、加工対象物を光によって加工する光加工装置であって、上述したいずれかのビーム均一化装置と、第１の光ファイバの一端において一つのコアと光学的に結合された光源とを備え、ビーム均一化装置の光学部材から出射された光を加工対象物に照射することを特徴とする。この光加工装置によれば、上述したいずれかのビーム均一化装置を備えることによって、製造コストを抑えつつ、光損失を低く抑えることができ、且つ容易に製造可能な光加工装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるビーム均一化装置および光加工装置によれば、製造コストを抑えつつ、光損失を低く抑えることができ、且つ容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係る光加工装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、第１の光ファイバの長手方向に垂直な断面構造の一例を示す図である。
【図３】図３は、第１の光ファイバの長手方向に垂直な断面構造の他の例を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、図１に示されたIVａ−IVａ線に沿った断面を示す縦断面図であり、第３の光ファイバと第１の光ファイバとの接続部分の構造を拡大して示している。図４（ｂ）は、図１に示されたIVｂ−IVｂ線に沿った断面を示す縦断面図であり、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続部分の構造を拡大して示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるビーム均一化装置および光加工装置の実施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。
【００２２】
（実施の形態）
図１は、本発明に係る光加工装置の構成を概略的に示す図である。図１に示される光加工装置１は、加工対象物（ワーク）Ｗを光によって加工するための装置であって、光源１０と、集光レンズ２０と、ビーム均一化装置３０と、転写レンズ４０とを備える。
【００２３】
光源１０は、所定波長の光Ｌ１を生成する。光源１０から出射される光Ｌ１は、レーザ光であることが好ましい。光源１０は、例えばシングルモード又はマルチモードのレーザ光を生成する半導体レーザ素子である。光源１０としては、加工対象物Ｗの加工に好適な波長の光を生成する他の様々な光源を適用できる。光源１０から出射された光Ｌ１は、集光レンズ２０によって集光され、ビーム均一化装置３０のシングルモード光ファイバ３１に入射する。なお、光源１０としてファイバレーザーを使用する場合には、レーザー発振させる光ファイバをシングルモード光ファイバ３１と光学的に接続すればよく、集光レンズ２０は不要となる。
【００２４】
ビーム均一化装置３０は、光源１０から出射された光Ｌ１の光強度を均一化するための装置である。ビーム均一化装置３０は、シングルモード光ファイバ３１、マルチコア光ファイバ３２、及び大口径光ファイバ３３を備える。
【００２５】
シングルモード光ファイバ３１は、本実施形態における第３の光ファイバである。シングルモード光ファイバ３１は、シングルモードで光を伝搬し得るコア径を有する。シングルモード光ファイバ３１の構成材料としては、石英や樹脂等が好適である。シングルモード光ファイバ３１の一端は集光レンズ２０を介して光源１０と光学的に結合されており、他端はマルチコア光ファイバ３２の一端と融着接続されている。シングルモード光ファイバ３１は、光源１０から集光レンズ２０を介して光Ｌ１を受け、この光Ｌ１を導波してマルチコア光ファイバ３２に与える。
【００２６】
マルチコア光ファイバ３２は、本実施形態における第１の光ファイバである。マルチコア光ファイバ３２は、複数のコアと該複数のコアを覆うクラッドとを有する。マルチコア光ファイバ３２の構成材料としては、石英や樹脂等が好適である。ここで、図２及び図３は、マルチコア光ファイバ３２の長手方向に垂直な断面構造の例を示す図である。図２に示されるマルチコア光ファイバ３２ａは、マルチコア光ファイバ３２ａの中央部（好ましくはマルチコア光ファイバ３２ａの中心軸線Ｃを含む位置）に配置された一つの中心コア３４と、この中心コア３４の周辺に配置された６つの周辺コア３５と、中心コア３４及び周辺コア３５を覆うクラッド３８とを有する。そして、６つの周辺コア３５は、マルチコア光ファイバ３２ａの中心軸線Ｃから一定以上の距離Ｄ１を隔てた領域に、互いに等しい間隔Ｄ２を保って配置されている。
【００２７】
また、図３に示されるマルチコア光ファイバ３２ｂは、マルチコア光ファイバ３２ｂの中央部（好ましくはマルチコア光ファイバ３２ｂの中心軸線Ｃを含む位置）に配置された一つの中心コア３６と、この中心コア３６の周辺に配置された８つの周辺コア３７と、中心コア３６及び周辺コア３７を覆うクラッド３９とを有する。そして、８つの周辺コア３７は、マルチコア光ファイバ３２ｂの中心軸線Ｃから一定以上の距離Ｄ３を隔てた領域に、互いに等しい間隔Ｄ４を保って配置されている。
【００２８】
図２及び図３に例として示したように、マルチコア光ファイバ３２は、該マルチコア光ファイバ３２の中央部に配置された中心コアと、中心コアの周辺に配置された二つ以上の周辺コアとを有することが好ましい。マルチコア光ファイバ３２の一端は、シングルモード光ファイバ３１の他端と融着接続されており、シングルモード光ファイバ３１及び集光レンズ２０を介して光源１０と光学的に結合されている。この結合において、マルチコア光ファイバ３２の一つのコア（好ましくは中心コア）の位置と、シングルモード光ファイバ３１のコアの位置とが互いに一致することにより、シングルモード光ファイバ３１の端部のコアと、マルチコア光ファイバ３２の一つのコア（中心コア）とが光学的に結合される。すなわち、光源１０が、マルチコア光ファイバ３２の一端において一つのコア（中心コア）と光学的に結合される。
【００２９】
また、マルチコア光ファイバ３２の他端は、大口径光ファイバ３３の一端と融着接続されることによって、大口径光ファイバ３３と光学的に結合されている。マルチコア光ファイバ３２は、光源１０から集光レンズ２０及びシングルモード光ファイバ３１を介して一つのコア（好ましくは中心コア）に光Ｌ１を受ける。光Ｌ１は、複数のコア相互のクロストークによって複数のコアそれぞれにほぼ均一に分配される。そして、分配された複数の光は複数のコアにより導波され、該複数のコアから大口径光ファイバ３３に与えられる。
【００３０】
また、マルチコア光ファイバ３２は、図１に示されるように、曲部３２ｃを有することが好ましい。曲部３２ｃは、例えば所定の半径でもって巻回されたマルチコア光ファイバ３２の一部分である。このように、マルチコア光ファイバ３２の少なくとも一部が曲げられていることにより、マルチコア光ファイバ３２の複数のコアを導波する光の強度が、複数のコア同士でより均一化される。なお、このような作用を奏するマルチコア光ファイバ３２の曲げは、曲部３２ｃのように所定半径でもって巻回する態様に限らず、曲げの径、向き、及び長さのうちいずれか一つ以上を変化させてもよく、捻りを加えてもよい。
【００３１】
また、マルチコア光ファイバ３２の複数のコアの屈折率は互いに等しい。或いは、マルチコア光ファイバ３２の複数のコアの屈折率は互いに異なってもよい。
【００３２】
大口径光ファイバ３３は、本実施形態における第２の光ファイバであり、マルチコア光ファイバ３２の複数のコアから入射する複数の光を混合して出射する光学部材である。大口径光ファイバ３３の一端は、マルチコア光ファイバ３２の他端において複数のコアと光学的に結合される。具体的には、大口径光ファイバ３３は、マルチコア光ファイバ３２の複数のコアを全て包含する太さのコアを有し、大口径光ファイバ３３の一端において、大口径光ファイバ３３のコアはマルチコア光ファイバ３２の複数のコアの全てと接する。大口径光ファイバ３３の構成材料としては、石英や樹脂等が好適である。
【００３３】
マルチコア光ファイバ３２の他端から大口径光ファイバ３３に入射した複数の光は、大口径光ファイバ３３の大口径コアの内部で混合され、光導波方向と垂直な面内において均一な強度分布を有する光Ｌ２となる。光Ｌ２は、大口径光ファイバ３３の他端から出射され、転写レンズ４０を介して加工対象物Ｗの表面に照射される。
【００３４】
ここで、図４（ａ）は、図１に示されたIVａ−IVａ線に沿った断面を示す縦断面図であり、シングルモード光ファイバ３１とマルチコア光ファイバ３２との接続部分の構造を拡大して示している。また、図４（ｂ）は、図１に示されたIVｂ−IVｂ線に沿った断面を示す縦断面図であり、マルチコア光ファイバ３２と大口径光ファイバ３３との接続部分の構造を拡大して示している。
【００３５】
図４（ａ）に示されるように、シングルモード光ファイバ３１は、一本のコア５１と、コア５１を覆うクラッド５２とを有する。また、マルチコア光ファイバ３２は、マルチコア光ファイバ３２の中央部に配置された中心コア５３と、中心コア５３の周辺に配置された周辺コア５４とを含む複数のコアを有し、中心コア５３及び周辺コア５４はクラッド５５によって覆われている。シングルモード光ファイバ３１のコア５１は、マルチコア光ファイバ３２の一つのコア（好ましくは中心コア５３）と光学的に結合される。
【００３６】
本実施形態では、シングルモード光ファイバ３１のクラッド径（すなわちシングルモード光ファイバ３１の外径）Ｄａと、マルチコア光ファイバ３２のクラッド径（すなわちマルチコア光ファイバ３２の外径）Ｄｂとが互いに略等しい。また、シングルモード光ファイバ３１のコア径Ｄｃと、該シングルモード光ファイバ３１のコアと光結合されるマルチコア光ファイバ３２のコア（本実施形態では中心コア５３）のコア径Ｄｄとが互いに略等しい。
【００３７】
また、図４（ｂ）に示されるように、大口径光ファイバ３３は、一本のコア５６と、コア５６を覆うクラッド５７とを有する。前述したように、コア５６のコア径Ｄｅは、マルチコア光ファイバ３２の複数のコア（中心コア５３及び周辺コア５４）を全て包含し得る大きさである。換言すれば、コア５６のコア径Ｄｅは、マルチコア光ファイバ３２において互いに最も離れた二つの周辺コア５４同士の外側面間の距離（図中のＤｆ）より大きい。
【００３８】
以上の構成を備える本実施形態の光加工装置１（特にビーム均一化装置３０）が奏する作用および効果について説明する。本実施形態の光加工装置１（ビーム均一化装置３０）では、マルチコア光ファイバ３２の一端において一つのコア（中心コア５３）に光Ｌ１が入射される。この光Ｌ１は、マルチコア光ファイバ３２の内部を伝搬する際、複数のコア間のクロストークによって、他のコア（周辺コア５４）に分配される。こうして複数のコアに分配された複数の光は、マルチコア光ファイバ３２の他端から出射される。マルチコア光ファイバ３２の他端では、光学部材（大口径光ファイバ３３）が複数のコア（中心コア５３及び周辺コア５４）と光学的に結合されているので、この光学部材によって複数の光が混合され、均一な強度を有する一つの光Ｌ２となる。
【００３９】
この光加工装置１（ビーム均一化装置３０）によれば、複数のコア５３及び５４を有するマルチコア光ファイバ３２を用いて光Ｌ１を分割するので、フライアイレンズやセグメントミラー等を用いる方式と比較して製造コストを格段に抑えることができる。更に、カライドスコープを用いる方式と比較して光損失を低く抑えることができる。更に、光ファイバへの入射光の角度調整に困難性はなく、光加工装置１及びビーム均一化装置３０を容易に製造することができる。
【００４０】
また、本実施形態のように、光学部材は大口径光ファイバ３３であることが好ましく、大口径光ファイバ３３が、マルチコア光ファイバ３２の複数のコア５３及び５４を全て包含する太さのコア５６を有することが好ましい。これにより、マルチコア光ファイバ３２の複数のコア５３及び５４から入射する複数の光を混合して出射するための光学部材を好適に実現できる。なお、このように本実施形態では光学部材として大口径光ファイバを例示したが、光学部材はこれに限られず、マルチコア光ファイバ３２の複数のコア５３及び５４から入射する複数の光を混合して出射できるものであれば良い。例えば、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）のように、マルチコア光ファイバ３２を出射した複数の光をまとめて一つの光とし得るような光学素子（レンズ）を光学部材として用いてもよい。
【００４１】
また、本実施形態のように、マルチコア光ファイバ３２は、マルチコア光ファイバ３２の中央部に配置された中心コア５３と、中心コア５３の周辺に配置された二つ以上の周辺コア５４とを有することが好ましい。この場合、光Ｌ１が入射されるコアは中心コア５３であることが好ましい。これにより、マルチコア光ファイバ３２の中心付近に光Ｌ１を入射し、周辺コア５４へ光Ｌ１を均一に分配することができるので、出射光Ｌ２の強度の均一性を高めることができる。また、中心コア５３に光Ｌ１を入射する構成とすることで、シングルモード光ファイバ３１とマルチコア光ファイバ３２との光軸調整を容易にできる。
【００４２】
また、本実施形態のように、マルチコア光ファイバ３２において、二つ以上の周辺コア５４は、マルチコア光ファイバ３２の中心軸線から一定以上の距離を隔てた領域に、互いに等しい間隔で配置されていることが好ましい。これにより、周辺コア５４へ光Ｌ１をより均一に分配することができるので、出射光Ｌ２の強度の均一性を更に高めることができる。
【００４３】
また、本実施形態のように、マルチコア光ファイバ３２の少なくとも一部が曲げられていることにより、複数のコア５３及び５４を導波する複数の光の強度が均一化されることが好ましい。これにより、複数のコア５３及び５４を導波する複数の光の強度をより均一にすることができるので、出射光Ｌ２の強度の均一性を更に高めることができる。
【００４４】
また、本実施形態のように、光加工装置１（ビーム均一化装置３０）は、光Ｌ１をマルチコア光ファイバ３２の一つのコア（本実施形態では中心コア５３）に導くシングルモード光ファイバ３１を備えることが好ましい。これにより、マルチコア光ファイバ３２の一つのコアに光Ｌ１を精度よく且つ容易に入射させることができる。この場合、前述したように、マルチコア光ファイバ３２のクラッド径Ｄｂと、シングルモード光ファイバ３１のクラッド径Ｄａとが略等しく、マルチコア光ファイバ３２の一つのコアのコア径Ｄｄと、シングルモード光ファイバ３１のコア径Ｄｃとが略等しいことが好ましい。これにより、マルチコア光ファイバ３２の一つのコア（中心コア５３）に光Ｌ１を更に精度よく入射させることができる。
【００４５】
また、本実施形態のように、マルチコア光ファイバ３２の複数のコア５３及び５４の屈折率が互いに異なってもよい。これにより、複数のコア５３及び５４のそれぞれを導波される複数の光の速度にばらつきが生じ、マルチコア光ファイバ３２の他端において複数のコア５３及び５４から出射される複数の光の位相が互いに異なることとなるので、複数の光が互いに干渉することを抑制し、光学部材（大口径光ファイバ３３）からの出射光Ｌ２の強度の均一性を更に高めることができる。
【００４６】
（実施例１）
まず、図２に示された断面構造を有するマルチコア光ファイバを準備する。このマルチコア光ファイバは、例えば各コアの直径が９μｍであり、各コアの中心間隔が２０μｍであり、各コアの屈折率分布が比屈折率差０．３０％のステップインデックス型であり、クラッドの直径が１２５μｍである。なお、例えば直径２４５μｍの被覆がクラッドの外側を覆っていてもよい。
【００４７】
このマルチコア光ファイバを、一周当たり一回転の捻れを与えながら直径３０ｍｍのリールに１０周巻き付け、上記実施形態における曲部３２ｃを形成する。そして、マルチコア光ファイバの一端にシングルモード光ファイバを融着接続することにより、シングルモード光ファイバのコアとマルチコア光ファイバの中心コアとを光学的に結合させる。また、マルチコア光ファイバの他端に大口径光ファイバ（コア径１００μｍ）を融着接続することにより、マルチコア光ファイバの全てのコアと、大口径光ファイバのコアとを光学的に結合させる。このシングルモード光ファイバを介してマルチコア光ファイバの中心コアに光を入射させると、複数のコア間のクロストークによって周辺コアに光パワーが分配される。複数のコアを導波した複数の光を大口径光ファイバのコアに入射させると、大口径光ファイバからは均一化された光が出射される。更に、この実施例では、リールへの巻付けによるマルチコア光ファイバの曲げ方向が捻れのために長手方向に変化しており、その結果、複数のコア間のクロストークのばらつきが低減し、各コアへより均一に光パワーが分配される。
【００４８】
なお、本実施例では、マルチコア光ファイバの複数のコアに光を均一に分配するためにマルチコア光ファイバに捻れを与えながらリールに巻き付けているが、各コアにおける光パワーを互いに異ならせたい場合には、捻れを与えずにマルチコア光ファイバをリールに巻き付けてもよい。これにより、特定コアへの光パワーを大きく（あるいは小さく）することも可能である。さらに、リールの径を変化させることで、各コア間の光パワー差を変化させることも可能である。
【００４９】
また、本実施例では、マルチコア光ファイバをリールに巻き付けることにより曲部を形成している。しかし、このような曲部を形成しなくてもコア間のクロストークに応じて光パワーが各コアに分配されるので、マルチコア光ファイバの曲部は省略されてもよい。マルチコア光ファイバの収納形態等に応じて、マルチコア光ファイバをリールに巻き付けずに収納することも考えられる。
【００５０】
（実施例２）
まず、図３に示された断面構造を有するマルチコア光ファイバを準備する。このマルチコア光ファイバは、例えば各コアの直径が８．５μｍであり、各コアの比屈折率差がそれぞれ０．３７％、０．３６％、０．３５％、０．３４％、０．３３％、０．３２％、０．３１％、及び０．３０％のステップインデックス型であり、クラッドの直径が１２５μｍである。また、中心コアと周辺コアとの中心間隔は２０μｍである。なお、本実施例においても、例えば直径２４５μｍの被覆がクラッドの外側を覆っていてもよい。
【００５１】
本実施例においても、上述した実施例１と同様に、マルチコア光ファイバの複数のコア間のクロストークによって各コアに光パワーが分配される。そして、分配された複数の光が大口径光ファイバのコアに入射し、大口径光ファイバからは均一化された光が出射される。本実施例ではマルチコア光ファイバの複数のコアの屈折率が相互に異なるので、マルチコア光ファイバの内部を伝搬する複数の光は、光路長差の違いによって位相にばらつきが生じる。従って、大口径光ファイバの出射端からは、干渉性が低下した（干渉ノイズ、スペックルが小さい）均一性の高い光が出射される。
【００５２】
本発明によるビーム均一化装置および光加工装置は、上述した実施形態および実施例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、第３の光ファイバ（シングルモード光ファイバ３１）を備える構成を例示したが、本発明に係るビーム均一化装置および光加工装置では、第３の光ファイバを省略し、第１の光ファイバの一端に直接（或いは別の光学系を介して）光を入射させてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…光加工装置、１０…光源、２０…集光レンズ、３０…ビーム均一化装置、３１…シングルモード光ファイバ、３２，３２ａ，３２ｂ…マルチコア光ファイバ、３２ｃ…曲部、３３…大口径光ファイバ、３４，３６，５３…中心コア、３５，３７，５４…周辺コア、３８，３９，５２，５５，５７…クラッド、４０…転写レンズ、５１，５６…コア、Ｗ…加工対象物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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