(57)【要約】      （修正有）【課題】高出力ファイバ・レーザに適した、製造可能でカスタマイズ可能なクラッド光除去器を提供する。【解決手段】クラッド光除去器１９１０は、信号光を案内するためのコアと、コアを囲む内部クラッドと、内部クラッドを囲む外部クラッドとを有するダブルクラッド光ファイバを含むダブルクラッド光ファイバを含むことができる。光ファイバは外部表面の露出部分を形成する剥離部分を含むことができる。露出部分は光ファイバに沿って配置されたらせん状に配列された複数の横方向ノッチ１９１４〜１９４６を含むことができ、光がノッチに当たると内部クラッドから漏出することを可能にする。光ファイバの１つの周方向区分は複数のノッチのただ１つのノッチを含むことができる。複数のノッチの各々はコアまでの距離の一部分だけの深さを有することができる。【選択図】図１９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を案内するためのコアと、前記コアを囲むクラッドとを有する光ファイバを備え、
前記クラッドは一組のノッチを含み、
前記一組のノッチの各ノッチは前記クラッド内に前記コアまでの距離の一部分だけの深さを有し、且つ
前記一組のノッチのノッチは、光が前記ノッチに当たると前記クラッドから漏れることができるように前記光ファイバに沿って長さ方向且つ角度的に互いに相対的に配置されている、
クラッド光除去器。
【請求項２】
前記一組のノッチのノッチは前記光ファイバの前記コアに向かって前記光ファイバの直径の５％から２０％の間の深さと関連する、請求項１に記載のクラッド光除去器。
【請求項３】
前記一組のノッチの隣接するノッチのピッチは４００マイクロメートルから１８００マイクロメートルの間である、請求項１に記載のクラッド光除去器。
【請求項４】
前記光ファイバはダブルクラッド光ファイバである、請求項１に記載のクラッド光除去器。
【請求項５】
前記クラッドは３つ以上のクラッド層を含む、請求項１に記載のクラッド光除去器。
【請求項６】
前記一組のノッチのノッチはらせん状に配列されている、請求項１に記載のクラッド光除去器。
【請求項７】
前記一組のノッチのノッチは角変位の繰り返しパターンで角変位されている、請求項１に記載のクラッド光除去器。
【請求項８】
前記一組のノッチの少なくとも１つのノッチは、前記クラッドとコーティング層との界面の第１の位置から前記クラッドと前記コーティング層との界面の第２の角度位置まで延在している、請求項１に記載のクラッド光除去器。
【請求項９】
前記一組のノッチは、前記光ファイバの周囲に周方向に且つ長さ方向に第１の長さ方向位置から第２の長さ方向位置まで延在する、少なくとも１つのらせん状に配列されたノッチを含む、請求項１に記載のクラッド光除去器。
【請求項１０】
前記一組のノッチは第１のらせんパターンに配列され、且つ
第２のらせんパターンに配列された別の組のノッチを更に備え、
前記第１のらせんパターンのノッチは前記第２のらせんパターンのノッチに対して変位されている、
請求項１に記載のクラッド光除去器。
【請求項１１】
信号光を案内するためのコアと、前記コアを囲む内部クラッドと、前記内部クラッドを囲む外部クラッドとを有するダブルクラッド光ファイバを備え、
前記光ファイバは、前記外部クラッドが取り除かれ、前記内部クラッドの外部表面の露出部分を形成する剥離部分を含み、前記露出部分は前記ファイバ・コアまでの距離の一部分だけの深さを有する複数のノッチを含み、光が前記ノッチに衝突すると前記内部クラッドから漏れることを可能にし、
前記複数のノッチの各ノッチは、前記複数のノッチの長さ方向において当ノッチの直前又は直後に位置する別のノッチが当ノッチに対して横方向に変位されるように配置されている、
クラッド光除去器。
【請求項１２】
前記複数のノッチの少なくとも１つのノッチの断面は、
直線、
曲線、
斜線、又は
不規則線、
のうちの少なくとも１つである、請求項１１に記載のクラッド光除去器。
【請求項１３】
前記ノッチは前記クラッド光除去器の外周全体に延在する、請求項１１に記載のクラッド光除去器。
【請求項１４】
前記複数のノッチはらせん状に配列されている、請求項１１に記載のクラッド光除去器。
【請求項１５】
前記剥離部分はレーザで剥離する、請求項１１に記載のクラッド光除去器。
【請求項１６】
前記複数のノッチの各ノッチは長さ方向位置に関しては連続的に形成する、請求項１１に記載のクラッド光除去器。
【請求項１７】
前記複数のノッチの複数の組のノッチのうちの共通の角度位置を有するノッチの組は長さ方向位置に関しては連続的に形成し、且つ
前記複数の組のノッチの各組のノッチは連続的に形成する、請求項１１に記載のクラッド光除去器。
【請求項１８】
信号光を案内するためのコアと、前記コアを囲む内部クラッドと、前記内部クラッドを囲む外部クラッドとを有するダブルクラッド光ファイバを備え、
前記光ファイバは、露出部分を形成する剥離部分を含み、
前記露出部分は前記光ファイバに沿って配置されたらせん状に配列された複数の横方向ノッチを含み、光が前記ノッチに当たると前記内部クラッドから漏れることを可能にし、
前記光ファイバの１つの周方向区分は前記複数のノッチのただ１つのノッチを含み、且つ
前記複数のノッチの各々は前記コアまでの距離の一部分だけの深さを有する、
クラッド光除去器。
【請求項１９】
前記複数のノッチの第１のノッチは、前記クラッド光除去器上の角度位置に関しては、前記第１のノッチの直後に位置する前記複数のノッチの第２のノッチと重なる、請求項１８に記載のクラッド光除去器。
【請求項２０】
前記コアまでの距離の一部分は前記光ファイバの直径の５％から２０％の間である、請求項１８に記載のクラッド光除去器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバデバイスおよび関連する方法に関し、特にファイバ増幅器およびファイバ・レーザにおけるクラッド光を取り除く装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバ・レーザは、自由空間レーザなどの他のレーザ形式と比較すると、効率および実用性において著しい利点を提供する、重要な新規な種類のレーザである。ダブルクラッド・ファイバ（ＤＣＦ）の出現によって、ファイバ・レーザは、キロワット（ｋＷ）出力レベルに高められている。ＤＣＦでは、ポンプ光は比較的太い内部クラッド（典型的には直径が１２５から６００マイクロメートル）内を伝搬し、レーザ光はそれよりずっと細いコア（典型的には直径が５から１００マイクロメートル）内を伝搬する。コアは、イッテルビウムなどの希土類元素のイオンがドープされ、内部クラッドで囲まれる。内部クラッドはレーザ光増幅のためにポンプ光をファイバ長全体に沿って案内し、ドープされたコアに吸収されるようにする。理想的には、レーザの出力側では、内部クラッド内を伝搬する光はなくなり、出力レーザビームの全てはコアから生じる。いくつかのファイバ・レーザ・システムでは、同様にコンポーネント間または増幅段間でコア光だけが伝搬することが望ましい。
【０００３】
実際には、ファイバ・レーザまたはＤＣＦをベースとした増幅器の出力は、いくらかのコア光およびいくらかのクラッド光から成る。クラッド光は、吸収されない残存ポンプ光と、例えばコア内の散乱または自発放出によってコアからクラッドへ漏れたいくらかのレーザ光とを含む可能性がある。クラッド光は、それらの１つまたは複数の光源およびレーザ・システムの構成に応じて、広い範囲の発散角および様々な波長の光ビームを含む可能性がある。クラッド光は多くの応用にとって有害であり、好ましくは、ファイバから取り除くべきであり、または「剥ぎ取る」べきものである。高出力のファイバ光源では、３００Ｗを超えるクラッド光が存在する可能性があり、安全に効率的にこの光を取り除くことは、重要な技術的課題である。典型的には、除去されたクラッド光は熱に変換され、ファイバ・コーティング、またはフェルール、スプライス・プロテクタなどの他のコンポーネントを過熱しないように配慮しなければならない。光ファイバ・コンポーネントは、限られた動作温度範囲を有するポリマーをしばしば含み、例えばいくつかの一般的な光ファイバのポリマーでは、最大連続動作温度は８５°Ｃより低い。高い光除去効率を得るためには、除去されたクラッド光が再び内部クラッドに入ることを防止しなければならない。さらに、クラッド光を除去するために用いる装置は、光損失をもたらしてはならないし、あるいはファイバ・コア内の光伝搬を乱してはならない。
【０００４】
ほとんどの従来技術のクラッド光除去器（ＣＬＳ）は、高屈折率ポリマーの薄膜層を用い、この薄膜層はクラッド光を「案内しない」ようにクラッドに塗布される。例えば、Vilhelmssonによる米国特許第４，６７８，２７３号、Prattによる米国特許第６，８６５，３１６号、ならびにFrithによる米国特許第８，０２７，５５７号および米国特許第８，２２９，２６０号には、クラッド光を除去する装置が開示され、それらの装置はクラッドに屈折率が整合するかクラッドの屈折率より高い屈折率を有する１つまたは複数の層をクラッドに結合することで動作する。
【０００５】
図１Ａを参照するに、屈折率整合クラッド光除去器１０Ａは、コア１９、クラッド１２およびコーティング１３を有する光ファイバ１１を含み、コーティング１３は光ファイバ１１の中間領域１４のクラッド１２から除去される。高屈折率ポリマー層１５が中間領域１４のクラッド１２に塗布される。動作中、クラッド光１６はクラッド１２によって案内される。クラッド光１６が中間領域１４の高屈折率ポリマー層１５に結合されると、図１Ａに示すように、クラッド光１６はクラッド１２の外へ結合される。
【０００６】
屈折率整合クラッド光除去器１０Ａは、効率の良いクラッド光除去を時には達成することができるが、その光パワーのスケーラビリティは、高屈折率ポリマー層１５が処理できる最高温度によって制限され、その温度は典型的には１００°Ｃから１５０°Ｃまでの範囲である。高屈折率層または屈折率整合層を用いたクラッド光パワーのスケールアップは困難であり限界がある。それは、クラッド光を除去するために高屈折率ポリマーを使用すると、除去率を制御することが全くできないか、ほとんどできないからである。したがって、屈折率整合クラッド光除去器１０Ａのパワー処理能力は局所的な加熱によって制限される。
【０００７】
いくつかの従来技術のシステムでは、ポリマーの屈折率または厚みは、より均一な温度分布を容易にするように選択される。例えば、Meleshkevich他による米国特許第７，８３９，９０１号（特許文献５）には、温度によって減少する屈折率を有するポリマーコーティングが開示されている。そのポリマーは、そのポリマーが塗布されるクラッドに整合した屈折率を有する。放出されるクラッド光の吸収によりポリマーが過熱すると、その屈折率は減少し、それによって、クラッドからの光の局所的放出およびその結果生じる加熱を制限し、過熱点の下流のどこかでクラッド光を放出する。その結果、発熱量はより均一になる。
【０００８】
ポリマー・ベースのクラッド除去器の光学的および熱的性質、例えば赤外線放射の吸収、スペクトル依存性、加熱速度および熱損傷しきい値などは、除去できる最大のクラッド光パワーを約１００Ｗに制限する一因となる。実用的なファイバ・レーザ・システムでは、クラッド光は、通常、高開口数（ＮＡ）の残留ポンプ光と低ＮＡの散乱コア光を含む。低ＮＡの光は、ポリマー・ベースのクラッド光除去器では取り除くのが困難であるが、それは、これらの除去器の除去率が光のＮＡに非常に敏感だからである。高ＮＡの光は、低ＮＡの光と比較して、非常に短い距離で除去される傾向がある。ポリマー・ベースのクラッド光除去器の熱負荷は、非常に不均一であり、低ＮＡのクラッド光に対して所望の除去率を達成するためには、余分の長さを用いなければならない。
【０００９】
Langsethらによる米国特許出願公開第２０１２／００７０１１５号（特許文献６）およびMajidらによるＰＣＴ出願の国際公開第２０１２０８８２６７号（特許文献７）には、クラッド光をクラッドの外へ散乱させるために、クラッドの外部表面を疎面化した光ファイバが開示されている。例えば、図１Ｂに示すように、粗面クラッド光除去器１０Ｂはコア１９、クラッド１２およびコーティング１３を有する光ファイバ１１を含み、コーティング１３は光ファイバ１１の中間領域１４のクラッド１２から剥離される。クラッド１２の外部表面１８は、露出した中間領域１４で疎面化されている。動作中、クラッド光１６はクラッド１２によって案内される。クラッド光１６が疎面化された外部表面１８に結合すると、クラッド光１６は図１Ｂに示すようにクラッド１２の外へ散乱する。
【００１０】
この方法の１つの利点は、クラッド除去器がポリマーを含まないようにすることができるということである。都合の悪いことに、大部分のクラッド光はクラッド除去器の上流の部分で除去されるので、除去器には不均一な温度分布が生じる。さらにまた、疎面化は微細なクラックを発生するおそれがあり、このクラックは時間と共に広がっていき、ファイバが故障する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第４，６７８，２７３号
【特許文献２】米国特許第６，８６５，３１６号
【特許文献３】米国特許第８，０２７，５５７号
【特許文献４】米国特許第８，２２９，２６０号
【特許文献５】米国特許第７，８３９，９０１号
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１２／００７０１１５号
【特許文献７】国際公開第２０１２０８８２６７号
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、高出力ファイバ・レーザに適した、製造可能でカスタマイズ可能なクラッド光除去器を提供することである。
【００１３】
本明細書に記載するクラッド除去器は、ダブルクラッド光ファイバの内部クラッドの外部表面に複数の横方向ノッチまたは溝を含む。有利なことに、ノッチの位置および方向はクラッド光除去器に沿ってクラッド光の放出が均等になるように選択することができ、放出されるクラッド光による温度分布をより均等にすることができる。さらに、クラッド除去器はポリマーを含まないようにすることができ、よってより高い光パワーレベルに拡大させることができる。
【００１４】
本発明のいくつかの態様によれば、クラッド光除去器が提供され、該クラッド光除去器は、 信号光を案内するためのコアと、コアを囲む内部クラッドと、内部クラッドを囲む外部クラッドとを有するダブルクラッド光ファイバを備え、該光ファイバは、外部クラッドが取り除かれて、内部クラッドの外部表面の露出部分を形成する剥離部分を含み、露出部分は、ファイバに沿って配置された複数の横方向ノッチを含み、光がこれらのノッチに当たると内部クラッドから漏れることを可能にし、複数のノッチの各々はファイバ・コアまでの距離の一部分だけの深さを有する。
【００１５】
クラッド光除去器は、外部クラッドの剥離部分に隣接して配置され、内部クラッドから漏れた光を吸収し、吸収された光によって生じる熱を散逸させるための不透明スクリーンまたはヒートシンクを含むことができる。
【００１６】
本発明のいくつかの態様によれば、光ファイバ増幅器がさらに提供され、該光ファイバ増幅器は、クラッド光除去器と、第１の端でクラッド光除去器のダブルクラッド光ファイバに結合された増幅器ダブルクラッド光ファイバ部と、増幅器ダブルクラッド光ファイバ部の反対側の第２の端で内部クラッドに光学的に結合され、増幅器ダブルクラッド光ファイバ部の第２の端から第１の端までポンプ光を供給して伝搬させるためのポンプ・ダイオードと、を備える。
【００１７】
本発明のいくつかの他の態様によれば、クラッド光除去器を含む光ファイ増幅器と、光ファイバ増幅器に光学的に結合された発振器とを含むファイバ・レーザがさらに提供される。
【００１８】
本発明のいくつかの態様によれば、請求項１のクラッド光除去器を形成する方法がさらに提供され、本方法は、ａ）外部クラッドの一部を除去して、内部クラッドの露出部分を残すステップと、ｂ）内部クラッドに横方向ノッチを形成するために、レーザビームを露出部分の内部クラッドの外部表面上に集束させて、内部クラッドを局所的に蒸発させ、取り除くステップと、ｃ）前記露出部分に沿って異なる位置でステップｂ）を複数回繰り返すステップとを含む。
【００１９】
本発明のいくつかの態様によれば、クラッド光除去器は、信号光を案内するためのコアとコアを囲む内部クラッドとを有する光ファイバを含んでよい。クラッドは一組のノッチを含んでよい。一組のノッチの各ノッチはクラッド内にコアまでの距離の一部分だけの深さを有してよい。一組のノッチは光がノッチに当たるとクラッドから漏れることができるように光ファイバに沿って長さ方向に且つ角度的に互いに相対的に配置してよい。
【００２０】
本発明のいくつかの態様によれば、クラッド光除去器は、信号光を案内するためのコアと、前記コアを囲む内部クラッドと、前記内部クラッドを囲む外部クラッドとを有するダブルクラッド光ファイバを含んでよい。光ファイバは、外部クラッドが取り除かれて、内部クラッドの外部表面の露出部分を形成する剥離部分を含んでよく、前記露出部分は、複数のノッチを含み、前記複数のノッチの各々は前記ファイバ・コアまでの距離の一部分だけの深さを有し、光が複数のノッチの少なくとも1つに当たると前記内部クラッドから漏れることを可能にする。複数のノッチの各ノッチは、前記複数のノッチの長さ方向において当ノッチの直前又は直後に位置する別のノッチが当ノッチに対して横方向に変位されるように配置してよい。
【００２１】
本発明のいくつかの態様によれば、クラッド光除去器は、信号光を案内するためのコアと、前記コアを囲む内部クラッドと、前記内部クラッドを囲む外部クラッドとを有するダブルクラッド光ファイバを含んでよい。光ファイバは露出部分を形成する剥離部分を含んでよい。前記露出部分は、光ファイバに沿って配置されたらせん状に配列された複数の横方向ノッチを含み、光が複数のノッチに当たると内部クラッドから漏れることを可能にする。光ファイバの１つの周方向区分は複数のノッチのただ１つのノッチを含んでよい。複数のノッチの各々はコアまでの距離の一部分だけの深さを有することができる。
【００２２】
例示的な実施形態を図面に関連して以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１Ａ、図１Ｂは従来技術の屈折率整合クラッド光除去器および粗面クラッド光除去器のそれぞれの側断面図である。
【図２】図２Ａは、本発明の一実施形態によるクラッド光除去器の側断面図である。図２Ｂは、ノッチ表面で反射し屈折するクラッド光を示す図１Ａの拡大図である。
【図３】図２Ａのクラッド光除去器のヒートシンクの分解３次元図である。
【図４】図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄはそれぞれ１側面、２側面、３側面、および４つの側面にノッチを有するダブルクラッド光ファイバの断面図である。
【図５】２側面のノッチおよび３側面のノッチのノッチ数対除去効率の実験によるプロットである。
【図６】ノッチ深さ対除去効率の実験によるプロットである。
【図７】ノッチ・ピッチ対除去効率の実験によるプロットである。
【図８】ファイバ曲げ半径対除去効率の実験によるプロットである。
【図９】曲げ半径の関数としての、低ＮＡおよび高ＮＡ光の光伝送の実験によるプロットである。
【図１０】ノッチが均一に分布する場合のクラッド光除去器の長さ対送信器パワーの計算によるプロットである。
【図１１】クラッド光除去器の長さ対除去効率の計算によるプロットである。
【図１２】異なるノッチ・ピッチとノッチ深さとを有する本発明のクラッド光除去器の側断面図である。
【図１３】異なるノッチ・ピッチとノッチ深さとを有する本発明のクラッド光除去器の側方断面図である。
【図１４】図１４Ａは一定のノッチ・ピッチと深さとを有するクラッド・モード除去器の試作品の測定された表面温度分布であり、図１４Ｂは異なるノッチ・ピッチと深さとを有するクラッド・モード除去器の試作品の測定された表面温度分布である。
【図１５】本発明のクラッド光除去器を含む光ファイバ増幅器の概略図である。
【図１６】図１５の光ファイバ増幅器を含むファイバ・レーザの概略図である。
【図１７】本発明による光ファイバ上にノッチを作製するためのシステムの概略側面図である。
【図１８】図１７のシステムを用いて、図２Ａのクラッド光除去器を製造する方法のフローチャートである。
【図１９】らせん状に配列された横方向ノッチを有するクラッド光除去器の例示的な実施形態を示す図である。
【図２０】図２０Ａ−２０Ｃはクラッド光除去器を製造する一例を示す図である。
【図２１】図２１Ａ−２１Ｃはクラッド光除去器を製造する一例を示す図である。
【図２２】らせん状に配列された横方向ノッチを有するクラッド光除去器の別の例示的な実施形態を示す図である。
【図２３】らせん状に配列された横方向ノッチを有するクラッド光除去器の例示的な実施形態を示す図である。
【図２４】らせん状に配列された横方向ノッチを有するクラッド光除去器の別の例示的な実施形態を示す図である。
【図２５】図２５Ａ−２５Ｄは一組のクラッド光除去器の例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
例示的な実施形態の以下の詳細な説明は図面を参照するものである。異なる図において同じ参照番号は同一もしくは類似の要素を示している。
【００２５】
本教示は様々な実施形態および実施例と共に記載されるが、本教示はこのような実施形態に限定されることを意図するものではない。それどころか、本教示は、当業者に認識されるように、様々な代替例および均等例を包含するものである。
【００２６】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、クラッド光除去器２０は、信号光２３を案内するためのコア２２と、コア２２を囲む内部クラッド２４と、内部クラッド２４を囲む外部クラッド２５とを有するダブルクラッド光ファイバ２１含む。光ファイバ２１は、外部クラッド２５が取り除かれた剥離部分２６を含み、剥離部分２６は内部クラッド２４の外部表面２８の露出部分２７を形成する。このように、剥離部分２６には、外部クラッド２５が存在しない。露出部分２７は、内部クラッド２４の外部表面２８の露出部分２７においてファイバ２１に沿って配置された複数の横方向ノッチ２９を含み、クラッド光部分３０Ａ、３０Ｂ（図２Ｂ）が、ノッチ２９に衝突してノッチ２９の側面３１を屈折して通ることによって（光部分３０Ａ）、あるいは側面３１で反射することによって（光部分３０Ｂ）、内部クラッド２４から漏出することを可能にする。本明細書では、「横方向」という用語は、光ファイバ２１に対して直角方向のノッチ２９に限定されるものではない。すなわち、ノッチ２９は光ファイバ２１に対してある角度をなしてもよく、その場合も「横方向」である。複数のノッチ２９の各々は、幅ｗとファイバ・コア２２までの距離Ｄ（図２Ｂ）のごく一部である深さｄを有する。言い換えれば、各ノッチ２９はファイバ・コア２２から離れており、ファイバ・コア２２に接触せず、またはファイバ・コア２２内に展開しない。少なくとも１０個のノッチ２９、より好ましくは、少なくとも３０個のノッチ２９を設けることができる。ノッチ２９の深さは、例えば内部クラッドの直径の５％と２０％との間とすることができ、あるいは２０マイクロメートルから８０マイクロメートルまでの深さとすることができる。
【００２７】
図２Ａに示す実施形態では、内部クラッド２４から漏れた光部分３０Ａ、３０Ｂを吸収するために、そして、吸収された光部分３０Ａ、３０Ｂによって生じる熱を散逸させるために、クラッド光除去器２０は、外部クラッド２５の剥離部分２６に隣接して配置される任意のヒートシンク３４を含む。その目的のために、ヒートシンク３４は、内部クラッド２４から漏れた光部分３０Ａ、３０Ｂを捕らえるために、剥離部分２６の周囲に空洞３５を形成する。好ましくは、空洞３５は、吸収部分３６と、漏れた光部分３０Ａ、３０Ｂを吸収部分３６に向けるための反射部分３７とを有する。吸収部分３６は、外部ヒートシンク３８に熱的に接続することができる。ヒートシンク３４は、少なくとも１０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ−Ｋ）、より好ましくは少なくとも１００Ｗ／ｍ−Ｋを超える高い熱伝導率を有する他の材料、例えばアルミニウムまたは銅など、から製造することもできる。
【００２８】
ヒートシンク３４の試作品を、図３に示す。図３のヒートシンク３４の吸収部分３６および反射部分３７は、アルミニウム・ブロックから作られる。空洞３５は、吸収部分３６において切削加工により作られる。光ファイバ２１を案内し、保持するために、溝３９が吸収部分３６において切削加工により作られる。溝３９によって、光ファイバ２１はヒートシンク３４においてわずかに曲げられ、好ましくは５０ｃｍと２００ｃｍとの間の曲げ半径に曲げられる。曲げは、２つの理由のために成される。第１には、ファイバ２１に熱的に引き起こされる応力を軽減するためであり、第２には、後述するように、除去率を改善するためである。吸収部分３６は黒色陽極酸化されるが、反射部分３７は研磨されるかまたは白色陽極酸化される。図３のヒートシンク３４の寸法は、２２０ｍｍ×３２ｍｍ×１１ｍｍである。剥離部分２６を形成するために、ファイバ２１の外部クラッド２５の、好ましくは少なくとも４０ｍｍ、より好ましくは少なくとも１６０ｍｍの部分を除去することができる。１６０ｍｍの外部クラッド２５を取り除く場合には、内部クラッド２４の外部表面２８の少なくとも１４０ｍｍの部分は、ノッチ２９を形成するために用いることができる。単位長さ当たりのノッチ２９の数は、本明細書では「ピッチ」と呼び、１ノッチ／ｃｍから１０００ノッチ／ｃｍまで変えることができ、より好ましくは、１０ノッチ／ｃｍから５００ノッチ／ｃｍまで変えることができる。
【００２９】
光ファイバ２１は、ファイバ・レーザおよびファイバ光増幅器でゲインを提供するアクティブ・ファイバであってもよいし、またはパッシブ・ファイバ、例えばアクティブ・ファイバに接合される出力ファイバもしくはいかなるレーザとともに使用し得るパワー・デリバリ・ファイバなどであってもよい。アクティブ光ファイバ２１では、内部クラッド２４により案内されるポンプ光３３（図２Ａおよび図２Ｂ）によってポンプされるとき信号光２３を増幅するために、コア２２はドーパント、例えばイッテルビウムおよび／またはエルビウムイオンなどの希土類元素イオンを含む。動作中、ポンプ光源（図２Ａおよび図２Ｂには示されない）を内部クラッド２４に結合することによって、光ファイバ２１はポンプされる。ポンプ光３３は、コア２２内の希土類元素イオンによって大部分吸収される。希土類元素イオンは、コア２２内を伝搬する信号光２３を増幅する。通常、ポンプ光３３の一部は、本明細書では「残留ポンプ光」と呼ばれ、吸収されないままである。光部分３０Ａおよび３０Ｂは、主に残留ポンプ光３３から生じるが、しかし、コア２２から散乱または自発放出された信号光２３から生じることもあり得る。典型的には、残留ポンプ光３３は高ＮＡ光であり、散乱した信号光２３は低ＮＡ光である。クラッド２４から漏れる光の量は、クラッド光３３の発散およびノッチ２９の深さに依存する。低ＮＡ光では、漏れた光の一部が内部クラッド２４に再び入ることができる。後述するように、ノッチ２９のサイズ、入射角およびノッチ２９の幾何学的形状、ノッチ２９のピッチ、ならびにいくつかの他のパラメータを調整することによって、クラッド光除去率を調整することができる。
【００３０】
ノッチ２９は、光ファイバ２１の複数の側面に形成することができる。図２Ａをさらに参照しつつ図４Ａ〜図４Ｄを参照すると、ノッチ２９は１つの側面（図４Ａ）、２つの側面（図４Ｂ）、３つの側面（図４Ｃ）、４つの側面（図４Ｄ）などに、露出部分２７の外周に間隔を置いて形成することができる。ノッチ２９は、露出部分２７の長さに沿って、かつ露出部分２７の外周に、間隔を置いて配置することができる。さらにまた、ノッチ２９は、ダブルクラッド光ファイバ２１のコア２２の周りに、螺旋状パターンに配置することができる。
【００３１】
高出力ファイバ・レーザの応用例では、クラッド光除去器２０に沿ったクラッド光除去率の包括的な制御を有することが非常に望ましい。「除去率」は、内部クラッド２４の単位長さ当たりのクラッド光３３の光パワー損失、例えば単位長さ１ｍｍ当たりのｄＢ単位の光パワー損失と定義される。所望の除去率は、熱管理要件、クラッド光除去器２０の長さの制約、および他の材料特性の制約に基づいて選択される。
【００３２】
除去率は、光ファイバ２１のノッチ２９が形成される側面の数によって変化し得る。典型的には側面の数が増加するにつれて除去率は高くなるが、これは、光を外に散乱させるより多くの漏出点をクラッド２４に提供するからである。除去率はまた、ノッチ２９の密度および深さｄによっても増加する。
【００３３】
ノッチ２９の総数は、除去効率に影響を与える。「除去効率」は、本明細書では、クラッド光除去器２０を伝搬した後の総光パワー損失として定義される。異なる数のノッチ２９およびノッチ２９が配置される異なる数の側面を有するクラッド光除去器２０の試作品を用いて、除去効率を測定した。図５に示すように、外側の（ポリマー）クラッドを剥ぎ取ると直径４００マイクロメートルであるダブルクラッド溶融石英ファイバに、深さ３６マイクロメートルのノッチ２９（ｄ＝３６マイクロメートル）を形成した。ノッチ２９の総数が増加するにつれて、除去効率は一般に増加する。図５に示す除去効率は、３側面のノッチ（図４Ｃ）の方が２側面のノッチ（図４Ｂ）と比較して約３〜４ｄＢ高い。
【００３４】
除去率および除去効率は、ノッチ２９の幾何学的形状、例えば幅ｗおよび深さｄ（図２Ｂ）にも依存するので、これは除去効率を制御するための別の工学自由度を提供する。ノッチ２９の深さｄは、ファイバ２１の引張り強度を維持してノッチ２９によるコア２２の微細な屈曲を少なくするために、通常、ファイバ２１の直径の５％と２０％との間に保たれる。図６に示すように、側面３１の数、ノッチ２９の数、およびノッチ２９間の距離などの他のパラメータは同じにして、除去効率をノッチ２９の深さｄの関数として測定した。深さｄが３０マイクロメートルから８０マイクロメートルまで増加するにつれて、除去効率が７ｄＢ超変化することが分かる。
【００３５】
除去率および／または除去効率を最適化する別の方法は、本明細書で「ピッチ」と呼ばれる、隣接するノッチ２９間の間隔を変化させることであり、この間隔は漏れなかった光の伝搬をノッチ２９次の組に到達可能にする。図７に、除去効率がピッチ・パラメータの関数として示されている。ピッチが４００から１８００マイクロメートルまで変化するにつれて、除去効率は約９ｄＢ変化する。
【００３６】
また、除去率および除去効率は、クラッド光除去器２０の露出部分２７の曲げにも敏感である。露出部分２７の曲げが増大するにつれて、ノッチ２９の表面に対する入射角は増大し、したがって、内部クラッド２４に戻って結合することになる光の量が減少する。その結果、図８に示すように、特に低ＮＡ光では、個々のノッチ２９から漏れる光の量が増加する。クラッド光除去器２０の低ＮＡ光を除去するための能力は、非常に重要である。なぜなら、それは低ＮＡ光と高ＮＡ光との除去率の差を狭めることができ、ヒートシンク３４の熱分布を制御することがより容易になるからである。曲げの影響の一例を図９に示すが、これは光ファイバ２１が半径３５ｃｍまで適度に曲げられた場合に、低ＮＡ光と高ＮＡ光との除去率の差が非常に小さくなることを示す。
【００３７】
ノッチ２９の個数および深さｄ、ノッチ・ピッチ、ならびに光ファイバ２１の曲げ半径に対する除去率および除去効率の依存性によって、特定のレーザ・システムにおける様々なクラッド光除去要件、例えばパワー処理能力、冷却要件、材料の制約、デバイスのフットプリントの要件ならびに他の制約および要件、に適応することができる。したがって、クラッド光除去器２０の１つの利点は、熱分布を非常に柔軟に制御できることである。剥離部分２６の始部または上流では、内部クラッド２４から漏れる光部分３０Ａ、３０Ｂの光パワー密度を制限するために、非常に低い除去率にすることが一般的には好ましい。剥離部分２６の下流では、残留クラッド・モード光を一掃するために、除去率を増加させることが望ましい。
【００３８】
内部クラッド２４の所与の点で散逸する熱量は、残留するクラッド光パワーおよび除去率により算出することができる。高屈折率ポリマーを用いる大部分の従来のクラッド光除去器がそうであるように、除去率が光ファイバの長さに沿って一定である場合には、熱負荷はデバイスの始部で非常に高く、デバイスに沿って指数関数的に減少する。所望の除去パワーが上がるにつれて、この特性によってデバイスの始部で非常に高い温度になり、それによって、デバイスが散逸させることができる全パワーの量が制限される。
【００３９】
クラッド光除去器２０の熱放散を最適化するためには、単位長さ当たりの所望の散逸パワーを知ることが必要であり、この散逸パワーは、全クラッド光パワーの量、所望のデバイスフットプリントもしくはクラッド光除去器２０の長さ、またはヒートシンク３４が処理できる最大熱密度によって決定される。それから、クラッド光除去器２０に沿って所望の局所除去率を算出することができる。ノッチ２９のサイズ、ピッチ、および側面の数の関数としての１ノッチ２９当たりの除去率に基づいて、所望の除去率を達成するように、ノッチ・ピッチまたはノッチ・サイズを調整することができる。
【００４０】
ここで、さらに図２Ａを参照しつつ図１０、図１１、図１２、および図１３を参照するに、一定の除去率において散逸されるクラッド光パワーの一例が図１０に示される。送信された光パワーは、クラッド光除去器２０（図２Ａ）に沿って、長さと共にほぼ直線的に減少する。クラッド光除去器２０に沿った熱分布を均等にするためには、図１１に示すように、剥離部分２６の始部で除去率をより低くしなければならない。剥離部分２６の始部で除去率を減少させるためには、図１２のクラッド光除去器２０Ａに示すように、剥離部分２６の始部でノッチ密度を減少させるか、または図１３のクラッド光除去器２０Ｂに示すように、剥離部分２６の始部でノッチ深さｄを減少させるか、または剥離部分２６の始部でノッチ密度とノッチ深さｄの両方を減少させることが必要となる。好ましくは、図１２のクラッド光除去器２０Ａのノッチ・ピッチは、図１２および図１３で左から右に進むにつれて、２ノッチ／ｃｍから２００ノッチ／ｃｍまで徐々に増加し、より好ましくは、５ノッチ／ｃｍから２０ノッチ／ｃｍまで徐々に増加している。
【００４１】
図２Ａのクラッド光除去器２０、図１２のクラッド光除去器２０Ａおよび図１３のクラッド光除去器２０Ｂの、除去クラッド光３０Ａ、３０Ｂによる熱分布を均等にする能力を実証するために、２つの試作品のクラッド光除去器を製造した。図１４Ａを参照するに、ノッチ２９の深さｄおよび間隔（ピッチ）が一定の場合のヒートシンク３４の熱分布が示されている。大部分の熱がヒートシンク３４の左側の始部で散逸されることが分かる。除去率がデバイスに沿って一定である従来技術のクラッド光除去器においても、このタイプの熱分布が一般的である。ここで図１４Ｂを参照するに、ノッチ２９の深さｄおよび間隔（ピッチ）が変化する場合のヒートシンク３４の熱分布が示されている。ヒートシンク３４の温度プロフィールはより均一であり、ヒートシンク３４に沿ってより分散した熱負荷を示す。ノッチ２９の変化するサイズおよび間隔の利点は、ヒートシンク３４の温度上昇によって定量化することができる。図１４Ｂの試作品デバイスでは、ヒートシンクの温度上昇は、約４５０Ｗの全除去パワーに対してわずか３４度Ｃであり、それは、非分散熱負荷クラッド・モード除去（図１４Ａ）の場合の同じ約４５０Ｗの除去パワーレベルにおける温度上昇の半分である。
【００４２】
ここで、図２Ａのクラッド光除去器２０の応用例について考察する。図１５に示すように、光ファイバ増幅器１５０は、クラッド光除去器２０および増幅器ダブルクラッド光ファイバ部１５９を含み、増幅器ダブルクラッド光ファイバ部１５９はその第１の端１５１でクラッド光除去器２０のダブルクラッド光ファイバ２１に結合される。ポンプ・ダイオード１５３は、増幅器ダブルクラッド光ファイバ部１５９の反対側の第２の端１５２に、例えば、レンズ１５５およびダイクロイック・ミラー１５６を介して光学的に結合される。動作中、ポンプ・ダイオード１５３は、破線で示すポンプ光１５４を生成し、ポンプ光１５４は増幅器ダブルクラッド光ファイバ部１５９の第２の端１５２から第１の端１５１まで伝搬するように、増幅器ダブルクラッド光ファイバ部１５９に結合される。ダイクロイック・ミラー１５６は、ポンプ波長で光を反射するが、信号波長で光を透過する。ポンプ光１５４が増幅器ダブルクラッド光ファイバ部１５９のドープされたコア１６２に吸収されると、入力光信号１５７が増幅され、実線で示す出力光信号１５８またはレーザ光１５８がダイクロイック・ミラー１５６を通って増幅器から出力する。クラッド光除去器２０は、増幅器ダブルクラッド光ファイバ部１５９のドープされたコア１６２に吸収されなかった残留ポンプ光１５４の大部分を取り除く。
【００４３】
クラッド光除去器２０は、例えば、増幅器ダブルクラッド光ファイバ部１５９に接合されたアンドープ・ダブルクラッド・ファイバ部を含むことができ、または、増幅器ダブルクラッド光ファイバ部１５９を含む同じアクティブ（ドープ）ダブルクラッド光ファイバの別の部分を含むことができる。本発明の一実施形態では、クラッド光除去器２０は、少なくとも２００Ｗのポンプ・ダイオード１５３の残留光パワーレベルで、少なくとも１５ｄＢの光除去効率を有することができる。
【００４４】
図１５をさらに参照しつつ図１６を参照するに、ファイバ・レーザ１６０は、光ファイバ増幅器１５０と、光ファイバ増幅器１５０に光学的に結合され入力光信号１５７を生成する発振器１６１とを含む。クラッド光除去器２０の機能は、発振器１６１の過熱、損傷または不安定化を防止するために、内部クラッド２４から可能な限り多くのクラッド光を取り除くことである。
【００４５】
クラッド光除去器２０は、様々な他の構成で使用することもでき、例えば、（１）光信号１５７の伝搬方向がポンプの伝搬方向と同じ方向であるファイバ増幅器（図示せず）に使用し、クラッド光除去器２０をアクティブ・ファイバの出力端の近傍に配置するか、またはアクティブ・ファイバに接合されたパッシブ・デリバリ・ファイバに配置することによって、クラッド内のポンプおよび信号光の両方を除去することができ、（２）コア内の光信号１５７がアクティブ・ファイバを２回通過するように反射されるダブルパスファイバ増幅器（図示せず）に使用することができ、（３）アクティブ・ファイバと２つの反射器で形成されるファイバ発振器（図示せず）に使用し、クラッド光除去器２０を発振器のポンプから反対側の端に配置することができ、あるいは、（４）例えばプラグ接続可能なコネクタによって、または、ファイバスプライシングによって、レーザ・システムに接続することができる自律的パワー・デリバリ・ファイバ（図示せず）に使用することができる。
【００４６】
本発明のいくつかの態様によれば、クラッド光除去器２０は、図１７に示す製造システム１７０を用いてレーザ材料アブレーションによって好適に製造される。製造システム１７０は、ＣＯ２レーザ１７１と、デリバリ・ファイバ１７３および加工ヘッド１７４を含むビーム・デリバリ・システム１７２と、電動式の並進／回転ステージ１７５と、ＣＯ２レーザ１７１および並進／回転ステージ１７５を制御するように構成されたコンピュータ１７６とを含む。図２Ａおよび図１７をさらに参照しつつ図１８を参照するに、クラッド光除去器２０を製造する方法１８０は、外部クラッド２５の部分２６を取り除いて、内部クラッド２４の外部表面２８の部分２７を露出させるステップ１８１を含む。ついで、ステップ１８２で、除去されたファイバ２１は、電動式の並進／回転ステージ１７５上に置かれ、加工ヘッド１７４はＣＯ２レーザ１７１の出力レーザビーム１７７を集束させる。出力レーザビーム１７７は、露出部分２７の外部表面２８上に球形または楕円形の焦点スポット１７８に集束させることができる。そのために、加工ヘッド１７４は、図示していないが、球面レンズ／メニスカスレンズおよび／または円柱レンズの組合せを含むことができる。ＣＯ２レーザ１７１は、好ましくは数１０から数１００マイクロ秒までのゲートモードで動作し、集束したレーザビームのピーク強度は、パルス幅に応じて、内部クラッド材料の損傷しきい値を超える値、例えば溶融石英では１００ｋＷ／ｃｍ２と２００ｋＷ／ｃｍ２との間に選択される。焦点スポット１７８は、８０マイクロメートルから２００マイクロメートルまでの大きさとすることができる。ノッチ２９の所望の形状を生成するように焦点スポット１７８の形状および／または、レーザビーム１７７の角度を調整することができる。
【００４７】
１つのノッチ２９がパルスの１つまたは複数のショットによって作られた後、ステップ１８３で、並進／回転ステージ１７５を用いて矢印１７９で示すようにファイバ２１を移動させるか、またはレーザビーム１７７を動かすことによって、レーザビーム１７７を次の位置に集束させ、その結果としてノッチ２９を作製する。その後、ステップ１８４で、集束およびアブレーションのステップ１８２が繰り返され、ファイバ２１は次の位置へ移動され、以下同様である。上述したように、所望の除去効率および／または熱負荷分布を達成するために、隣接するノッチ２９間の間隔は、同一であってもよいし、あるいは、手動制御またはコンピュータ１７６および並進／回転ステージ１７５による自動制御によって光ファイバ２１を長さ方向に変位させることによって、変化させてもよい。ＣＯ２レーザ１７１および／または集束パラメータ（すなわち、各ノッチ２９へのショット数、ピークパワー、レーザパルス幅、レーザ時間波形、レーザ焦点強度、レーザ焦点スポットサイズ、レーザ焦点１７８に対するファイバ２１の位置など）を変化させることによって、ノッチ２９の幅ｗおよび深さｄを制御してもよい。
【００４８】
製造システム１７０は、既存のレーザ・システムのいかなるファイバにも、付加的なスプライス接続を必要とせずに、クラッド光除去器２０を作るために使用することができる。これは有利なことであり、なぜなら、付加的なスプライス接続によって、コア光損失および出力レーザビーム品質の劣化をさらに招くおそれがあるからである。
【００４９】
並進／回転ステージ１７５を用いてファイバ２１を回転させるか、または複数のレーザビーム（図示せず）を用いることによって、図４Ａから図４Ｄに示すように、ノッチ２９をファイバ２１の１つまたは複数の側面に作ることができる。ノッチ２９を形成する側面の数は、所望の除去効率および／または他の要件によって決定される。ノッチを形成するために、他のレーザ・タイプ、例えばＵＶ（紫外）レーザを用いてもよい。
【００５０】
図１７および図１８をさらに参照しつつ、再び図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ＣＯ２レーザ・システム１７０（図１７）および方法１８０（図１８）を用いて製造されたクラッド光除去器２０は、５００Ｗまでの内部クラッド光３３を除去することが実証され、溶融石英内部クラッド２４に対して、典型的には、除去された光パワーの１ワット（Ｗ）当たり約０．０６°Ｃという、ポリマー外部クラッド２５に対して、典型的には、約０．０３°Ｃ／Ｗという、非常に低い温度係数を有することが実証された。わずか４０ミリメートルの長さのクラッド光除去器２０は、０．０８未満の低いＮＡのクラッド光部分３０Ａ、３０Ｂに対して、５００Ｗのパワーレベルで、約１９ｄＢの減衰を生じさせることができる。典型的には、０．０８未満の低いＮＡのクラッド光部分３０Ａ、３０Ｂに対して、少なくとも１６〜２３ｄＢの除去効率が達成され、時には３２ｄＢまでの効率が達成された。
【００５１】
クラッド光除去器２０の別の利点は、内部クラッド２４の表面２８を広範囲にわたって変形させても、光ファイバ２１の引張り強度の低下がほとんど、あるいは全く観察されなかったということである。全ての試作品デバイスは曲げ試験でテストされ、全てが５０ｋＰＳＩの等価な引張り強度をパスした。さらに、パッケージ化された試作品のクラッド光除去器２０は、工業標準の２５Ｇの衝撃試験および５Ｇのサイン・スイープ振動試験にパスした。
【００５２】
図１８のレーザ・ノッチ製造方法１８０は、光ファイバ２１のコア２２の屈折率の変化を生じさせる可能性があるので、このようなデバイスは挿入損失またはモード品質の劣化を招くおそれがあり得る。この影響を緩和する１つの方法は、ノッチ２９の深さｄを小さくするか、あるいは信号光２３の基本モードを高次モードに結合させることになる共振周波数とは異なるノッチ・ピッチを選択することである。これらの要因は、好ましくはノッチ・ピッチを選択する際に考慮される。コア光パワーの損失またはモード品質の劣化が、クラッド光除去器２０の試作品では、全く観察されなかったことが実験的に確認された。
【００５３】
図１９は例示的な実施形態１９００を示す図である。図１９はらせん配列クラッド光除去器の一例を示す。図１９に示すように、らせん配列クラッド光除去器は一組の軸１９０１、１９０２及び１９０３に関して及び第１の端及び第２の端に関して記載することができる。
【００５４】
図１９に示すように、クラッド光除去器１９１０は一組のノッチ１９１４−１９４６を含む。いくつかの実施形態では、ノッチ１９１４−１９４６は光がクラッド光除去器１９１０のクラッドから漏出することを可能にするためにクラッド光除去器１９１０に対して横方向である（即ち、横方向ノッチ）。例えば、ノッチ１９１４はクラッド光除去器１９１０からクラッド光除去器１９１０を横切って除去されたクラッド層の部分を表す。言い換えれば、ノッチ１９１４の表面はクラッド光除去器１９１０の表面の接平面と関連する。いくつかの実施形態では、ノッチ１９１４−１９４６は軸１９０２に対して直角としてよい。例えば、ノッチ１９１６は軸１９０１に平行に延在してよい。加えて又は代わりに、ノッチ１９１４−１９４６は軸１９０２に対して非直角にしてもよい。例えば、あるノッチ（例えば、ノッチ１９１６）は軸１９０１及び軸１９０２に対して角度をつけてもよい。この例に加えて、一組のノッチをらせんパス（例えば、方程式ｘ(t)＝ｃｏｓ(t)，ｙ(t)＝ｓｉｎ(t)、ｚ(t)＝ｔで規定されるパス）に配列し、レーザをパルス化してらせんパスを中断することによって各ノッチが形成されるようにすることもできる。いくつかの実施形態では、一組のノッチをファイバに対して斜め方向（例えば、ファイバのコアの接線に非平行に延びる方向）に、例えば製造中収束レンズを回転させることによって、製造してもよい。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ノッチ１９１４−１９４６は軸１９０２に沿って長さ方向に変位される。例えば、ノッチ１９１４は第１の端から第１の距離離れたクラッド光除去器１９１０上の第１の位置に位置し、ノッチ１９１６は第１の端から第２の距離離れたクラッド光除去器１９１０上の第２の位置に位置する。この場合には、第２の距離は第１の距離より大きい（例えば、ノッチ１９１６はクラッド光除去器１９１０の第１の端から第２の端に向かって軸１９０２に沿ってより遠くに位置する）。いくつかの実施形態では、ノッチ１９１４−１９４６は、クラッド光除去器１９１０の周方向区分がただ一つのノッチを含むように、長さ方向に変位される。例えば、ノッチ１９１４は軸１９０２上の位置に関して他のノッチと重ならない。いくつかの実施形態では、ノッチ１９１４−１９４６は軸１９０２を中心に角変位される。例えば、ノッチ１９１４はクラッド光除去器１９１０上の第１の角度位置に位置し、ノッチ１９１６はクラッド光除去器１９１０上の第２の角度位置に位置する。
【００５６】
先行する第１のノッチに対して第２のノッチを長さ方向に変位させることによって、クラッド光除去器１９１０はクラッド光除去器１９１０のクラッド層からクラッド光を漏出することが可能になる。多数のノッチをコアの周りの複数の角度位置に配置することによって、クラッド光除去器１９１０は熱消散効率を改善することが可能になる。例えば、多数のノッチによる光の散乱はクラッド内への及びクラッドからのエネルギーの消散を生じ得る。この場合には、多数のノッチを複数の角度位置に配置することによって、エネルギー消散は複数の角度位置に分散され、従って角変位されてないノッチを有する別のクラッド光除去器と比較してクラッド上の各位置におけるエネルギー消散が低減する。本明細書に記載するいくつかの実施形態は横方向ノッチのらせん配列に関して記載しているが、他の非らせん配列、例えばコルクスクリュー配列、カールド配列、ヘリカル配列、オフセット配列、複数のオフセット配列、不規則配列、角変位の別の反復パターン、角変位の別の非反復パターン、連続配列（例えば、クラッド光除去器の長さの一部分の周囲のらせんパターンの単一の連続ノッチ）、等も可能である。
【００５７】
上述したように、図１９は単なる一例である。他の例も可能であり、図１９に関して記載したものと異なってよい。
【００５８】
図２０Ａ−２０Ｃは例示的な実施形態２０００の図である。図２０Ａ−２０Ｃはクラッド光除去器を製造する一例を示す。
【００５９】
図２０Ａに示すように、時間Ｒ=１において、クラッド光除去器２０１０は方向２０２０に移動される。クラッド光除去器２０１０が方向２０２０に移動するとき、製造機（例えば、パルスレーザ、カッター、等）を用いてクラッド光除去器２０１０のクラッド層の一部分を除去して第１のノッチ２０３０−１を製造する。クラッド光除去器２０１０を更に方向２０２０に軸に沿って移動させ、第２のノッチ２０３０−２を製造し、第３のノッチ２０２０−３を製造し、第４のノッチ２０３０−４を製造する。この場合には、各ノッチ２０３０はクラッド光除去器２０１０の異なる長さ方向位置に位置するが、クラッド光除去器２０１０の共通の第１の角度位置に位置する。いくつかの実施形態では、横方向ノッチを異なる長さ方向位置に製造するためにレーザをパルス化することができる。横方向ノッチのサイズ及び／又は方向はパルス繰り返し数、並進移動速度、回転移動速度、相対方向、パルス幅、レーザスポットサイズ、レーザ強度等の変更に基づいて制御することができる。例えば、レーザをデフォーカスすることによってテーパ付きノッチを製造することができる。いくつかの実施形態では、クラッド光除去器のためのノッチを製造するために、製造機は作業台と同期させてクラッド光除去器の移動とレーザのパルス化を同期させることができる。加えて又は代わりに、クラッド光除去器が方向２０２０へ移動している間に一組のノッチを製造するために別の方法を用いることもできる。
【００６０】
図２０Ｂに示すように、時間Ｒ＝２において、クラッド光除去器２０１０を角回転させて、例えば製造機をクラッド光除去器２０１０上の第２の角度位置に向けさせる。クラッド光除去器２０１０の方向２０２０への移動に基づいて、別の組のノッチ２０４０−１〜２０４０−４を第２の角度位置に製造する。第１の角度位置と異なる第２の角度位置に基づいて、ノッチ２０４０はノッチ２０３０に対して角変位される。いくつかの実施形態では、ノッチ２０４０を対応するノッチ２０３０と異なる長さ方向位置に製造するためにレーザをパルス化することができる。言い換えれば、ノッチ２０４０−１はノッチ２０３０−１から長さ方向に変位される。
【００６１】
図２０Ｃに示すように、時間Ｒ＝３において、クラッド光除去器２０１０を回転させて製造機をクラッド光除去器２０１０上の第３の角度位置に向けさせる。クラッド光除去器２０１０の方向２０２０への移動に基づいて、別の組のノッチ２０５０−１（図示せず）〜２０５０−４が第３の角度位置に製造される。第１の角度位置及び第２の角度位置と異なる第３の角度位置に基づいて、ノッチ２０５０はノッチ２０３０及びノッチ２０４０に対して異なる角度位置に角変位される。いくつかの実施形態では、ノッチ２０５０を対応するノッチ２０３０及びノッチ２０４０と異なる長さ方向位置に製造するためにレーザをパルス化することができる。言い換えれば、ノッチ２０５０−２はノッチ２０３０−２及びノッチ２０４０−２から長さ方向に変位される。例えば、ノッチ２０４０−４は、ノッチ２０４０−４の長さ方向に直前のノッチ（例えばノッチ２０３０−４）及びノッチ２０４０−４の長さ方向に直後のノッチ（例えば、ノッチ２０５０−４）がそれぞれノッチ２０４０-４に対して横方向に変位するように製造される。
【００６２】
このように、ノッチはクラッド光除去器２０１０に対してらせん配列に製造される。複数組のノッチ（例えば、第１の角度位置の第１組のノッチ、第２の角度位置の第２組のノッチ、等）を製造することに基づいて、クラッド光除去器２０１０は横方向ノッチのらせん配列を含まない別のクラッド光除去器と同じプロセスを用いて製造することができ、よって製造の難しさを軽減できる。
【００６３】
上述したように、図２０Ａ−２０Ｃは単なる一例である。他の例も可能であり、図２０Ａ−２０Ｃに関して記載したものと異なってよい。
【００６４】
図２１Ａ−２１Ｃは例示的な実施形態２１００の図である。図２１Ａ−２１Ｃはクラッド光除去器を製造する別の例を示す。
【００６５】
図２１Ａに示すように、時間Ｔ＝１において、クラッド光除去器２１１０はクラッド光除去器２１１０のためのノッチ２１３０−１を製造するために製造機（例えば、パルスレーザ、カッター、又は同種のもの）にさらされる。
【００６６】
図２１Ｂに示すように、時間Ｔ＝２において、クラッド光除去器２１１０は製造機をクラッド光除去器２１１０上の別の角度位置及び別の長さ方向位置に向けるために方向２１２０-１に回転され且つ方向２１２０−２に長さ方向に変位される。クラッド光除去器２１１０は方向２１２０−１及び方向２１２０−２の両方向に変位されることに基づいて、ノッチ２１４０がノッチ２１３０に対して異なる角度位置及び異なる長さ方向位置に製造される。
【００６７】
図２１Ｃに示すように、時間Ｔ＝３において、クラッド光除去器２１１０は製造機をクラッド光除去器２１１０上の別の角度位置及び別の長さ方向位置に向けるために方向２１２０-１に回転され且つ方向２１２０−２に長さ方向に変位される。クラッド光除去器２１１０は方向２１２０−１及び方向２１２０−２の両方向に変位されることに基づいて、ノッチ２１５０がノッチ２１３０及びノッチ２１４０に対して異なる角度位置及び異なる長さ方向位置に製造される。このようにして、クラッド光除去器２１１０のためのノッチがらせん配列に製造される。クラッド光除去器２１１０の回転及びクラッド光除去器の長さ方向変位に基づいて、クラッド光除去器のためのノッチを単一の連続ランで製造することができる（例えば、第１組のノッチの製造後に、第２組のノッチを製造する別のランのためにクラッド光除去器２１１０を回転させるために製造機からクラッド光除去器２１１０を除去しなくてよい）。いくつかの実施形態では、レーザカッターをパルス化することなくクラッド光除去器２１１０を回転させるとともに長さ方向に変位させることで、クラッド光除去器２１１０の周囲に周方向に（例えば完全に周方向に又は部分的に周方向に）延在するとともに第１の長さ方向位置から第２の長さ方向位置まで延在する単一のらせんノッチ(又は複数の個別のらせんノッチ)を有する単一の(又は複数の個別の)らせんノッチを切削することができる。
【００６８】
上述したように、図２１Ａ−２１Ｃは単なる一例である。他の例も可能であり、図２０Ａ−２０Ｃに関して記載したものと異なってよい。
【００６９】
本明細書に記載するいくつかの実施形態は、クラッド光除去器のための一組のノッチを製造するためにクラッド光除去器を製造機（例えば、レーザ、カッター、等）に対して移動させることに関して記載したが、他の製造プロセスも可能である。例えば、クラッド光除去器のための一組のノッチを製造するために製造機（例えば、レーザ）をクラッド光除去器に対して移動させてもよい。加えて又は代わりに、複数の横方向ノッチを異なる長さ方向位置、異なる角度位置等に同時に製造するために複数の製造機を配置してもよい。
【００７０】
図２２は例示的な実施形態２２００の図である。図２２は単一のらせん配列ノッチを有するクラッド光除去器の一例を示す。
【００７１】
図２２に示すように、クラッド光除去器２２１０はらせん配列２２２０に配列された一組のノッチを含むことができる。この場合には、らせん配列２２２０は各ノッチが他の各ノッチから長さ方向に部分的に変位された一組のノッチを含んでもよい。例えば、第１のノッチ及び第２のノッチは長さ方向軸において部分的に重なるが、異なる角度位置に配置してもよい。同様に、らせん配列２２２０は各ノッチが他の各ノッチから部分的に角変位された一組のノッチを含んでもよい。例えば、第１のノッチ及び第２のノッチは角度位置において部分的に重なるが、異なる長さ方向位置に配置してもよい。
【００７２】
上述したように、図２２は単なる一例である。他の例も可能であり、図２２に関して記載したものと異なってよい。
【００７３】
図２３は例示的な実施形態２３００の図である。図２３は２組のらせん配列ノッチを有するクラッド光除去器の一例を示す。
【００７４】
図２３に示すように、クラッド光除去器２３１０はらせん配列２３２０に配列された第１組のノッチとらせん配列２３３０に配列された第２組のノッチを含み得る。この場合には、らせん配列２３２０は各ノッチが他の各ノッチから長さ方向に変位された第１組のノッチを含んでもよい。同様に、らせん配列２３３０は各ノッチが他の各ノッチから長さ方向に変位された第２組のノッチを含んでもよい。いくつかの実施形態では、らせん配列２３２０のノッチ及びらせん配列２３３０のノッチはクラッド光除去器２３１０上に共通の長さ方向位置を共有してもよい。例えば、らせん配列２３２０の第１のノッチ及びらせん配列２３３０の第２ノッチは共通の長さ方向位置を共有するとともにクラッド光除去器２３１０上の異なる角度位置で変位してもよい。いくつかの実施形態では、らせん配列２３２０のノッチ及びらせん配列２３３０のノッチは長さ方向位置で重ならないようにしてもよい。いくつかの実施形態では、らせん配列２３２０のいくつかのノッチはらせん配列２３３０のノッチと少なくとも部分的に重なり、らせん配列２３２０の他のノッチはらせん配列２３３０のノッチと少なくとも部分的に重ならないようにしてもよい。
【００７５】
上述したように、図２３は単なる一例である。他の例も可能であり、図２３に関して記載したものと異なってよい。
【００７６】
図２４は例示的な実施形態２３００の図である。図２４は２つ組のらせん配列ノッチを有するクラッド光除去器の一例を示す。
【００７７】
図２４に示すように、クラッド光除去器２４１０はらせん配列２４２０，２４３０，２４４０及び２４５０に配列された複数組のノッチを含むことができる。いくつかの実施形態では、各組のノッチの１つ以上のノッチを他の組のノッチと角度的に重ならせてもよい。
【００７８】
上述したように、図２４は単なる一例である。他の例も可能であり、図２４に関して記載したものと異なってよい。
【００７９】
図２５Ａ−２５Ｄは１つ以上のクラッド層を有する例示的なクラッド光除去器の図である。
【００８０】
図２５Ａに断面図で示すように、第１のクラッド光除去器２５００は、内部コア２５０２と、クラッド層２５０４と、コーティング層２５０６とを含む。第１のクラッド光除去器２５００はシングルクラッド光ファイバである。いくつかの実施形態では、内部コア２５０２は第１の屈折率ｎ０を有するガラスコアとしてよい。いくつかの実施形態では、クラッド層２５０４は第２の屈折率ｎ１を有するガラスクラッド層としてよく、ｎ１はｎ０より低い。いくつかの実施形態では、コーティング層２５０６は屈折率ｎＨを有するポリマーコーティングとしてよく、ｎＨはｎ１より高い。この場合には、コーティング層２５０６は高屈折率ポリマー材料と称される。参照番号２５０８で示すように、ノッチは、クラッド層２５０４とコーティング層２５０６との界面の第１の位置からクラッド層２５０４を通ってクラッド層２５０４とコーティング層２５０６との界面の第２の位置まで割線的に延在するように製造することができる。この場合には、クラッド層２５０４の一部分がクラッド層２５０４の露出部から除去されてノッチを形成し、ノッチは内部コア２５０２に向かって一部の距離だけ延在する。
【００８１】
図２５Ｂに断面図で示すように、第２のクラッド光除去器２５１０は、内部コア２５１２と、クラッド層２５１４と、コーティング層２５１６とを含む。いくつかの実施形態では、内部コア２５１２は第１の屈折率ｎ０を有するガラスコアとしてよい。いくつかの実施形態では、クラッド層２５１４は第２の屈折率ｎ１を有するガラスクラッド層としてよく、ｎ１はｎ０より低い。いくつかの実施形態では、コーティング層２５１６は屈折率ｎＬを有するポリマーコーティングとしてよく、ｎＬはｎ１より低い。この場合には、コーティング層２５１６は低屈折率ポリマー材料と称される。参照番号２５１８で示すように、ノッチは、クラッド層２５１４とコーティング層２５１６との界面の第１の位置からクラッド層２５１４を通ってクラッド層２５１４とコーティング層２５１６との界面の第２の位置まで割線的に延在するように製造することができる。この場合には、クラッド層２５１４の一部分が除去されてノッチを形成する。
【００８２】
図２５Ｃに断面図で示すように、第３のクラッド光除去器２５２０は、内部コア２５２２と、内部クラッド層２５２４と、外部クラッド層２５２６と、コーティング層２５２８とを含む。いくつかの実施形態では、内部コア２５２２は第１の屈折率ｎ０を有するガラスコアとしてよい。いくつかの実施形態では、内部クラッド層２５２４は第２の屈折率ｎ１を有するガラスクラッド層としてよく、ｎ１はｎ０より低い。いくつかの実施形態では、外部クラッド層２５２６は第３の屈折率ｎ２を有するガラスクラッド層としてよく、ｎ２はｎ１より低い。いくつかの実施形態では、コーティング層２５２８は屈折率ｎＬを有する低屈折率ポリマーコーティングとしてよく、ｎＬはｎ２より低い。別の例では、コーティング層２５２８はｎ２より高いか等しい屈折率、ｎ１より高いか等しい屈折率等と関連するものとしてよい。参照番号２５３０で示すように、ノッチは、外部クラッド層２５２６とコーティング層２５２８との界面の第１の位置から外部クラッド層２５２６及び内部クラッド層２５２４を通って外部クラッド層２５２６とコーティング層２５２８との界面の第２の位置まで延在するように製造することができる。この場合には、外部クラッド層２５２６の一部分及び内部クラッド層２５２４の一部分が除去されてノッチを形成する。
【００８３】
図２５Ｄに断面図で示すように、第４のクラッド光除去器２５４０は、内部コア２５４２と、内部クラッド層２５４４と、外部クラッド層２５４６と、コーティング層２５４８とを含む。第４のクラッド光除去器２５４０はダブルクラッド光ファイバである。別の例では、別の数量のクラッド層、例えば３つ以上のクラッド層を第４のクラッド光除去器２５４０に使用することができる。いくつかの実施形態では、内部コア２５４２は第１の屈折率ｎ０を有するガラスコアとしてよい。いくつかの実施形態では、内部クラッド層２５４４は第２の屈折率ｎ１を有するガラスクラッド層としてよく、ｎ１はｎ０より低い。いくつかの実施形態では、外部クラッド層２５４６は第３の屈折率ｎ２を有するガラスクラッド層としてよく、ｎ２はｎ１より低い。いくつかの実施形態では、コーティング層２５４８は屈折率ｎＬを有する低屈折率ポリマーコーティングとしてよく、ｎＬはｎ２より低い。別の例では、コーティング層２５４８はｎ２より高いか等しい屈折率、ｎ１より高いか等しい屈折率等と関連するものとしてよい。参照番号２５５０で示すように、ノッチは、外部クラッド層２５４６とコーティング層２５４８との界面の第１の位置から外部クラッド層２５４６を通って外部クラッド層２５４６とコーティング層２５４８との界面の第２の位置まで延在するように製造することができる。この場合には、外部クラッド層２５４６の一部分がノッチ形成のために除去されるが、内部クラッド２５４４はどの部分もノッチ形成のために除去されない。いくつかの実施形態では、ノッチ２５５０はコーティング層２５４８を通って延在してもよい。いくつかの実施形態では、コーティング層２５４８はノッチ２５５０の形成後に付加してもよい。いくつかの実施形態では、ノッチ２５０は（例えば、コーティング層を改質することなく通過してノッチ２５５０を形成するレーザ集束を用いて）コーティング層２５４８を通して形成してもよい。
【００８４】
上述したように、図２５Ａ−２５Ｄは単なる一例である。他の例も可能であり、図２５Ａ−２５Ｄに関して記載したものと異なってよい。いくつかの実施形態では、ノッチの断面は図２５Ａ−２５Ｄに示すようにコアと交差する直線ではなく、曲線、傾線、又は不規則線としてもよい。
【００８５】
以上の開示は例証及び説明のために提示されているが、網羅的な説明を意図するものでも、実施形態を開示の正確な形態に限定することを意図するものでもない。様々な変更や変形が以上の開示に照らして可能であり、また実施形態の実施から得ることができる
【００８６】
いくつかの実施形態は本明細書中に閾値と関連して記載されている。本明細書において、閾値を満たすとは、値が閾値より大きい、閾値を超える、閾値より高い、閾値に等しいかそれより大きい、閾値未満、閾値より少ない、閾値より低い、閾値に等しいかそれより少ない、閾値に等しい、等を意味し得る。
【００８７】
特定の特徴の組み合わせが請求の範囲に列挙され及び／又は明細書に開示されているが、これらの組み合わせは可能な実施形態の開示を限定するものではない。実際には、これらの特徴の多くは請求の範囲に明確に列挙されていない及び／又は明細書に開示されていない方法で組み合わせてもよい。以下に列挙される各従属請求項は一つの請求項にのみ直接従属してよいが、可能な実施形態の開示は各従属請求項と請求の範囲内のすべての他の請求項との組み合わせも含むものである。
【００８８】
本明細書で使用する要素、操作又は指示は、特に明記されない限り、決定的又は本質的と解釈されるべきである。また、冠詞"a"及び"an"は一以上の要素を含むことが意図され、「一以上」と互換的に使用され得る。更に、本明細書で使用される「組」は一以上の要素（例えば、関連要素、非関連要素、関連要素及び関連要素の組み合わせ等）を含むことが意図され、「一以上」と互換的に使用され得る。唯一の要素が意図される場合には、「一つ」又は類似の語が使用される。また、本明細書で使用する語「有する」、「有している」等はオープンエンデッドタームであることが意図されている。更に、語句「基づく」は特に明記されない限り「少なくとも部分的に基づく」を意味することが意図されている。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【外国語明細書】
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