(57)【要約】【課題】  励起光の損失を極力小さく抑制しつつ、光増幅媒質から発生する有害な戻り光を効果的に除去する。【解決手段】  ピグテールファイバとして使用されるマルチモードファイバ１と光増幅作用を有するダブルクラッドファイバ２とを、所定の接続角θを付して斜めに接続することを前提とし、それら両ファイバを接続する際、上記マルチモードファイバ１の開口数、ダブルクラッドファイバのシングルモードコア２１の開口数、及びダブルクラッドファイバ２２の第１クラッドの開口数と、上記両ファイバの接続角θとの間に所定の関係を有するように制御する。【選択図】  図１
2005070608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモードコアの外周を被覆する第１クラッドと該第１クラッドの外周を被覆する第２クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアと該マルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続構造であって、
上記ダブルクラッドファイバと、上記マルチモードファイバとが接続角θをもって接続されており、
上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドの開口数をＮＡclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数をＮＡSMcore、上記マルチモードファイバのコアの開口数をＮＡMMcoreとした場合、下記数式１の関係を満たすことを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造。
【数１】
2005070608.tif 000019
【請求項２】
請求項１に記載のダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造であって、
上記ダブルクラッドファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで切断され、
上記マルチモードファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断されており、
上記ダブルクラッドファイバの接続端面における上記第１クラッドの長軸径が、上記マルチモードファイバのコア径よりも大きいことを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバとの接続構造。
【請求項３】
請求項１に記載のダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造であって、
上記ダブルクラッドファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断され、
上記マルチモードファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで切断されており、
上記ダブルクラッドファイバの接続端面における上記第１クラッドのクラッド径が、上記マルチモードファイバのコアの長軸径よりも大きいことを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバとの接続構造。
【請求項４】
シングルモードコアの外周を被覆する第１クラッドと上記第１クラッドの外周を被覆する第２クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続方法であって、
上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドの開口数ＮＡclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数ＮＡSMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数をＮＡMMcoreと決定した後、下記数式２の関係を満たすように、接続部における上記ダブルクラッドファイバと上記マルチモードファイバとのなす接続角θを決定して接続することを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続方法。
【数２】
2005070608.tif 000020
【請求項５】
シングルモードコアの外周を被覆する第１クラッドと上記第１クラッドの外周を被覆する第２クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続方法であって、
接続部における上記ダブルクラッドファイバと上記マルチモードファイバとのなす接続角θを決定した後、下記数式３の関係を満たすように、上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドの開口数ＮＡclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数ＮＡSMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数ＮＡMMcoreを決定して接続することを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続方法。
【数３】
2005070608.tif 000021
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＳＥ光源装置やファイバレーザ装置に使用されているダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、希土類元素がドープされたダブルクラッドファイバを用いたファイバレーザ装置やＡＳＥ光源装置などが実用化されている。上記ダブルクラッドファイバは、エルビウム（Ｅｒ）やイットリビウム（Ｙｂ）等の希土類元素がドープされたシングルモードコアを有し、該シングルモードコアの外周を被覆する第１クラッドと、上記第１クラッドを被覆する第２クラッドを有する。また、上記第２クラッドの外周を被覆するサポート層を有するダブルクラッドファイバも存在する。
【０００３】
上記ＡＳＥ光源装置等は、上記ダブルクラッドファイバのシングルモードコア中にドープされた希土類元素イオンを第１クラッドに入射された励起光で励起することにより、反転分布を形成し、そこからの誘導放出を利用する。また、ファイバレーザ装置では、上記誘導放出光を共振器で共振させることによりレーザ光を得ている。
【０００４】
このように上記ＡＳＥ光源装置等では、励起光光源からダブルクラッドファイバの第１クラッド内へ励起光を入射する必要がある。そこで、励起光光源からピグテールファイバとしてマルチモードファイバを使用し、該マルチモードファイバをダブルクラッドファイバの一端に直線的に接続することが行われていた（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
しかし、上記マルチモードファイバとダブルクラッドファイバを接続する場合、以下の問題があった。即ち、励起光が入射されたダブルクラッドファイバ内では、上記誘導放出光が発生しているが、該誘導放出光の発生は等方的である。そのため、ダブルクラッドファイバの出射端に向かって放出される誘導放出光もあれば、上記ピグテールファイバとの接続部に向かって放出される誘導放出光もある。
【０００６】
この接続部に向かって放出される誘導放出光は「戻り光」と呼ばれ、上記接続部からピグテールファイバに入射されて伝搬し、励起光光源に入射されてしまう。励起光光源のレーザダイオード・チップは、発振波長の光に対しては透明であるが、それ以外の波長の光を吸収・反射する性質を有する。そのため、上記戻り光が励起光光源に入射されると、レーザダイオード・チップは戻り光を吸収して発熱し、焼き付いてしまうおそれがあった。
【０００７】
そこで、上記戻り光による励起光光源の破損を防止するために、励起光の光路のどこかに戻り光除去フィルタ（励起光透過／戻り光反射フィルタ）や、ＷＤＭカプラ（波長多重カプラ）を挿入することも行われていた。
【０００８】
この場合、上記フィルタにより戻り光を再び出射端側へ反射することで、励起光光源への戻り光の入射を防止することができた。また、ＷＤＭカプラにより戻り光を分離し、無反射終端などに導くこととで、励起光光源への戻り光の入射を防止することができた。
【特許文献１】特開２００２−２７０９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の戻り光除去フィルタやＷＤＭカプラといった光デバイスで戻り光を除去する方法では、それら光デバイスの挿入損失により、必要な励起光のパワーに損失が生じ、励起効率が低下するおそれがあった。
【００１０】
例えば、上記ピグテールファイバとダブルクラッドファイバとの接続部に上記戻り光除去フィルタが挿入されると、ピグテールファイバ端面と上記フィルタ表面との間、及びダブルクラッドファイバの端面と上記フィルタ表面との間に微細な空隙が生じ、励起光が該空隙を通過する際に損失が生じる。
【００１１】
また、ピグテールファイバとダブルクラッドファイバとが直接接続されていないため、長期間の使用により軸ズレが発生してしまう場合があり、励起光の損失を更に増大してしまうおそれもあった。
【００１２】
更に、上記フィルタ内に異物が含まれていたり、フィルタ表面に夾雑物が付着していたりすると、フィルタ自身が励起光によって焼き付きを起こし破損してしまうおそれもあった。
【００１３】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記戻り光除去フィルタ等の光デバイスを使用することなく、励起光の損失を極力小さく抑制しつつ、上記有害な戻り光を効果的に除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記ピグテールファイバとして使用されるマルチモードファイバと光増幅作用を有するダブルクラッドファイバとを、所定の接続角を付して斜めに接続することを前提としている。  そして、それら両ファイバを接続する際、上記マルチモードファイバの開口数、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数、及びダブルクラッドファイバの第１クラッドの開口数と、上記両ファイバの接続角との間に所定の関係を有するように制御することとした。
【００１５】
これにより、マルチモードファイバから出射されてダブルクラッドファイバの第１クラッドに内に入射した励起光は、すべてダブルクラッドファイバの第１クラッドを伝搬させることができ、一方、ダブルクラッドファイバからマルチモードファイバのコアに入射した戻り光は、該コアを伝搬することなく、すべてマルチモードファイバから外部へ漏出させることができる。
【００１６】
具体的に本発明は、シングルモードコアの外周を被覆する第１クラッドと上記第１クラッドの外周を被覆する第２クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続構造であって、上記ダブルクラッドファイバと、上記マルチモードファイバとが接続角θをもって接続されており、上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドの開口数をＮＡclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数をＮＡSMcore、上記マルチモードファイバのコアの開口数をＮＡMMcoreとした場合、下記数式４の関係を満たすことを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造である。
【００１７】
【数４】
2005070608.tif 000003
【００１８】
このように構成することにより、本発明では、上記マルチモードファイバのコアを伝搬する励起光は、上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドの入射限界角度より小さい入射角でダブルクラッドファイバの第１クラッドに入射される。そのため、該第１クラッドに入射された励起光は、該第１クラッドから漏出することなく第１クラッド内を伝搬してゆく。一方、上記ダブルクラッドファイバ内で発生し、上記マルチモードファイバのコアに入射される戻り光は、該コアの入射限界角度より大きい入射角でコアに入射される。そのため、上記戻り光は、上記接続角と各開口数との関係でマルチモードファイバのコアを伝搬することができず、すべてマルチモードファイバの外部へ漏出する。
【００１９】
本発明は、上記ダブルクラッドファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで切断され、上記マルチモードファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断されており、上記ダブルクラッドファイバの接続端面における第１クラッドの長軸径が、上記マルチモードファイバのコア径よりも大きくなるように構成することもできる。
【００２０】
本発明は、上記ダブルクラッドファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断され、上記マルチモードファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで切断されており、上記ダブルクラッドファイバの接続端面における第１クラッドのクラッド径が、上記マルチモードファイバのコアの長軸径よりも大きくなるように構成することもできる。
【００２１】
このように構成することにより、マルチモードファイバのコアを伝搬する励起光は、すべて漏れなく上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドに入射される。一方、該第１クラッドを伝搬してくる戻り光の一部は、上記マルチモードファイバのクラッドに入射され、そのままマルチモードファイバの外へ漏出する。上記戻り光の他の一部は、上記マルチモードファイバのコアへ入射されるが、上記接続角と開口数が上記関係にあるとき、コア内を伝搬せずにマルチモードファイバの外へ漏出する。
【００２２】
本発明は、シングルモードコアの外周を被覆する第１クラッドと上記第１クラッドの外周を被覆する第２クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続方法であって、上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドの開口数ＮＡclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数ＮＡSMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数ＮＡMMcoreを決定した後、下記数式５の関係を満たすように、接続部における上記ダブルクラッドファイバと上記マルチモードファイバとのなす接続角θを決定して接続することを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続方法である。
【００２３】
【数５】
2005070608.tif 000004
【００２４】
このように構成することにより、本発明では、開口数が決まった既存のマルチモードファイバ及びダブルクラッドファイバを接続する場合であっても、上記と同効の接続構造を実現することができる。
【００２５】
即ち、既定の開口数を有するマルチモードファイバとダブルクラッドファイバを接続する際、上記関係を満たすように接続角θを決定して接続することにより、マルチモードファイバのコアからダブルクラッドファイバの第１クラッドに入射された励起光は、すべてダブルクラッドファイバの第１クラッドを伝搬するとともに、ダブルクラッドファイバからマルチモードファイバに入射された戻り光は、すべて上記マルチモードファイバの外へ漏出させることができる接続構造を実現することができる。
【００２６】
また、本発明は、シングルモードコアの外周を被覆する第１クラッドと上記第１クラッドの外周を被覆する第２クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続方法であって、接続部における上記ダブルクラッドファイバと上記マルチモードファイバとのなす接続角θを決定した後、下記数式６の関係を満たすように、上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドの開口数ＮＡclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数ＮＡSMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数ＮＡMMcoreを決定して接続することを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続方法である。
【００２７】
【数６】
2005070608.tif 000005
【００２８】
このように構成することにより、本発明では、本発明に係る接続構造を備えた光ファイバ装置の構造上の制約などにより、接続角θが決定されている場合であっても、上記と同効の接続構造を実現することができる。
【００２９】
即ち、既定の開口数を有するマルチモードファイバとダブルクラッドファイバを接続する際、上記関係を満たすように接続角θを決定して接続することにより、マルチモードファイバのコアからダブルクラッドファイバの第１クラッドに入射された励起光は、すべてダブルクラッドファイバの第１クラッドを伝搬するとともに、ダブルクラッドファイバからマルチモードファイバへ入射された戻り光は、すべて上記マルチモードファイバの外へ漏出させることができる接続構造を実現することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、励起光光源のピグテールファイバに使用されるマルチモードファイバと、光増幅作用を有するダブルクラッドファイバを接続する際、各ファイバの開口数と接続角が所定の関係を満たすように設定されていることにより、マルチモードファイバから出射される励起光をすべてダブルクラッドファイバの第１クラッド内に入射させて伝搬させることができるため、励起光の接続部における損失を低減することができ、励起効率を向上させることができる。
【００３１】
また、ダブルクラッドファイバからマルチモードファイバに入射した戻り光は、すべてマルチモードファイバから漏出するため、励起光光源に達することがない。これにより、戻り光による励起光光源の損傷や、励起光の不安定化を防止することができる。
【００３２】
更に、本発明によれば、従来、戻り光の除去に使用されていた戻り光除去フィルタ等を用いる必要がないため部品点数を削減することができる。
【００３３】
このように、本発明は、励起光の損失を極力小さく抑制しつつ、上記有害な戻り光を効果的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態に係るダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造を示す概略断面図である。
【００３６】
図１において、励起光光源装置４のピグテールファイバとして使用されているマルチモードファイバ１は、励起光光源装置４で発生した励起光をダブルクラッドファイバ２に伝搬させる。上記マルチモードファイバ１とダブルクラッドファイバ２とは、接続部３において所定の接続角θをもって直接接続されている。
【００３７】
上記マルチモードファイバ１は、線状のコア１１とその外周を被覆するクラッド１２からなり、それぞれ屈折率の異なる石英から形成されている。上記コア１１を形成する石英の屈折率は、上記クラッド１２を形成する石英の屈折率よりも大きく設定されている。
【００３８】
上記ダブルクラッドファイバ２は、線状のシングルモードコア２１とその外周を被覆する第１クラッド２２、更にこの第１クラッドの外周を被覆する第２クラッド２３からなり、それぞれ屈折率の異なる石英から形成されている。上記シングルモードコア２１を形成する石英の屈折率は、上記第１クラッドを形成する石英の屈折率よりも大きく、第２クラッドを形成する石英の屈折率は、上記第１クラッドの屈折率よりも小さく設定されている。
【００３９】
本実施形態において、励起光光源装置４は、半導体レーザチップを内蔵しており、上記ダブルクラッドファイバ２のシングルモードコア２１にドープされた希土類元素の吸収波長に対応した励起光を発生する。
【００４０】
本実施形態のマルチモードファイバ１とダブルクラッドファイバ２の接続部における開口数ＮＡと接続角θの関係について説明する。
【００４１】
上記マルチモードファイバ１のコア１１の開口数がＮＡMMcore、このコア１１への入射限界角度がθMMcore、上記ダブルクラッドファイバ２のシングルモードコア２１の開口数がＮＡSMcore、このシングルモードコア２１への入射限界角度がθSMcoreであって、更に第１クラッド２２の開口数がＮＡclad、この第１クラッドへの入射限界角度がθcladであるとする。この場合、上記接続角θは以下のように決定される。
【００４２】
上記マルチモードファイバ１がダブルクラッドファイバ２と接続角θで接続されるとすると、上記励起光光源装置４からマルチモードファイバ１を伝搬する励起光が、上記ダブルクラッドファイバ２の第１クラッド２２へ入射され、該第１クラッドを伝搬するための条件は以下のようになる。即ち、接続角がθであるから、上記マルチモードファイバのコアからダブルクラッドファイバの第１クラッドへいちばん厚く入射される励起光の入射角は、下記数式７として表される。
【００４３】
【数７】
2005070608.tif 000006
【００４４】
上記数式７で表される励起光の入射角は、上記第１クラッド２２の入射限界角度θcladよりも小さくなければならないため、下記数式８に表す関係が成り立たなければならない。
【００４５】
【数８】
2005070608.tif 000007
【００４６】
上記数式８をを変形すると下記数式９となる。
【００４７】
【数９】
2005070608.tif 000008
【００４８】
また、各開口数と入射限界角度との間には下記数式１０の関係が成り立つ。
【００４９】
【数１０】
2005070608.tif 000009
【００５０】
従って、上記数式９及び数式１０から、下記数式１１が導き出される。
【００５１】
【数１１】
2005070608.tif 000010
【００５２】
一方、上記ダブルクラッドファイバ２のシングルモードコア２２内で発生した戻り光が、上記マルチモードファイバ１のコア１１に入射された場合、その戻り光が上記コア１１を伝搬することなく、すべてクラッド１２を経てマルチモードファイバ１の外へ漏出するための条件は以下のようになる。即ち、接続角がθでであるから、上記ダブルクラッドファイバ２のシングルモードコア２１から上記マルチモードファイバ１のコア１１へいちばん薄く入射される戻り光の入射角は下記数式１２として表される。
【００５３】
【数１２】
2005070608.tif 000011
【００５４】
上記数式１２で表される戻り光の入射角は、上記マルチモードファイバ１のコア１１の入射限界角度θMMcoreより大きくなければならないため、下記数式１３に表す関係が成り立たなければならない。
【００５５】
【数１３】
2005070608.tif 000012
【００５６】
上記数式１３を変形すると下記数式１４となる。
【００５７】
【数１４】
2005070608.tif 000013
【００５８】
また、各開口数と入射限界角度との間には下記数式１０の関係が成り立つ。
【００５９】
【数１５】
2005070608.tif 000014
【００６０】
従って、上記数式１４及び数式１５から、下記数式１６が導き出される。
【００６１】
【数１６】
2005070608.tif 000015
【００６２】
従って、上記数式１１及び数式１６から、下記数式１７が導き出される。
【００６３】
【数１７】
2005070608.tif 000016
【００６４】
このように、上記ダブルクラッドファイバと、上記マルチモードファイバとの接続角θ、上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドの開口数ＮＡclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数ＮＡSMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数ＮＡMMcoreが上記数式１７の関係を満たせば、上記マルチモードファイバ１を伝搬する励起光は、すべて上記ダブルクラッドファイバ２の第１クラッド２２へ入射されて該第１クラッドを伝搬し、上記ダブルクラッドファイバ２のシングルモードコア２２内で発生した戻り光は、上記コア１１を伝搬することなく、上記クラッド１２を経てマルチモードファイバ１の外へ漏出する。
【００６５】
従って、本実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造によれば、上記接続構造における励起光の損失を防止することができるため、上記ダブルクラッドファイバ２における励起効率を高く維持することができる。また、上記接続構造によれば、励起光光源装置４のピグテールファイバとして使用される上記マルチモードファイバに入射された戻り光を効果的に除去することができる。これにより、戻り光による励起光光源装置４の破損や励起光の不安定化を防止することができる。
【００６６】
つぎに、本実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造に関し、接続部３における上記各ファイバのコア径について説明する。
【００６７】
図２は、図１の各ファイバの断面を示す図である。図２の（ａ）は、上記マルチモードファイバ１の中心軸に対して垂直な面におけるＡ−Ａ断面図であり、ｄ1はコア１１のコア径、ｄ2はマルチモードファイバ１の外径である。
【００６８】
図２の（ｂ）は、上記マルチモードファイバ１の接続部におけるＢ−Ｂ断面図である。図１に示すように、上記マルチモードファイバ１は、接続端部において上記接続角θに斜めに切断されているため、切断面は楕円形を呈している。ｄ1はコア１１の短軸径であり、ｄ2はマルチモードファイバ１の短軸径である。ｄ1′はコア１１の長軸径であり、ｄ2′はマルチモードファイバの長軸径である。
【００６９】
図２の（ｃ）は、上記ダブルクラッドファイバ２の接続端部におけるＣ−Ｃ断面図である。Ｄ1はダブルクラッドファイバ２のシングルモードコア径であり、Ｄ2は第１クラッドのクラッド径であり、Ｄ3はダブルクラッドファイバ２の外径である。
【００７０】
本実施形態において、上記ダブルクラッドファイバ２とマルチモードファイバ１の接続構造では、上記ダブルクラッドファイバ２の接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断され、上記マルチモードファイバ１の接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで斜めに切断されている。
【００７１】
本実施形態では、上記ダブルクラッドファイバ２の第１クラッド２２のクラッド径Ｄ2が、上記マルチモードファイバ１のコア１１の長軸径ｄ1′よりも大きく形成されている。このように構成することにより、マルチモードファイバ１のコア１１を伝搬する励起光は、すべて漏れなく上記ダブルクラッドファイバ２の第１クラッド２２に入射される。一方、該第１クラッド２２を伝搬してくる戻り光の一部は、上記マルチモードファイバ１のクラッド１２に入射され、そのままマルチモードファイバの外へ漏出させられる。上記戻り光の他の一部は、上記マルチモードファイバ１のコア１１へ入射されるが、上記接続角θと各ファイバの開口数が上記関係にあるとき、コア１１内を伝搬せずにマルチモードファイバ１の外へ漏出させられる。
【００７２】
従って、本実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造によれば、励起光光源装置で発生した励起光を効率よく利用することができるとともに、戻り光による励起光光源装置の破損などを防止することができる。
【００７３】
他の実施形態として、図３に示すように、上記ダブルクラッドファイバ２とマルチモードファイバ１の接続構造において、上記ダブルクラッドファイバ２の接続端面が該ファイバの中心軸に対して接続角θで斜めに切断され、上記マルチモードファイバ１の接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断されていてもよい。
【００７４】
この場合であっても、上記数式１７を満たすように開口数ＮＡと接続角θが設定されることにより、マルチモードファイバ１のコア１１からダブルクラッドファイバ２に入射される励起光は、すべて第１クラッド２２を伝搬するように入射され、ダブルクラッドファイバ２からマルチモードファイバ１へ入射される戻り光は、すべてクラッド１２を透過してファイバの外へ漏出させられる。
【００７５】
《実施例１》
図３は、本発明に係るマルチモードファイバ１とダブルクラッドファイバ２の接続構造を備えたＡＳＥ光源５０の構成図である。
【００７６】
本実施例のＡＳＥ光源装置５０は、マルチモードファイバ１、ダブルクラッドファイバ２、励起光光源装置４、出力用シングルモードファイバ５、光アイソレータ６等から構成されている。
【００７７】
励起光光源装置４は、ピグテールファイバである上記マルチモードファイバ１を介して上記ダブルクラッドファイバ２に励起光を供給する。
【００７８】
本実施例において、上記ダブルクラッドファイバ２のシングルモードコア２１には、希土類元素であるＹｂ（イットリビウム）がドープされている。このシングルモードコア２１の外周には、上記励起光を伝搬させる第１クラッド２２が形成されており、第１クラッドの外周には、第２クラッド２３が形成されている。
【００７９】
本実施例において、上記マルチモードファイバ１は、励起光を伝搬させるコア１１と、コア１１の外周に形成されたクラッド１２からなる。
【００８０】
本実施例において、上記ダブルクラッドファイバ２とマルチモードファイバ１の接続構造では、上記ダブルクラッドファイバ２の接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断され、上記マルチモードファイバ１の接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで斜めに切断されている。
【００８１】
本実施例における各ファイバの寸法を図２を用いて説明する。図２の（ａ）は、上記マルチモードファイバ１の中心軸に対して垂直な面における断面図であり、コア１１のコア径ｄ1は１００μｍ、マルチモードファイバ１の外径ｄ2は１２５μｍである。
【００８２】
図２の（ｂ）は、上記マルチモードファイバ１の接続部における断面図である。上記マルチモードファイバ１の接続端部における切断面は楕円形を呈しており、コア１１の短軸径ｄ1は１００μｍであり、マルチモードファイバ１の短軸径ｄ2は１２５μｍである。該コア１１の長軸径ｄ1′は１２５μｍであり、マルチモードファイバの長軸径ｄ2′は１５０μｍである。
【００８３】
図２の（ｃ）は、上記ダブルクラッドファイバ２の接続端部における断面図である。上記ダブルクラッドファイバ２のシングルモードコア径Ｄ1は６μｍであり、第１クラッドのクラッド径Ｄ2は１２５μｍであり、ダブルクラッドファイバ２の外径Ｄ3は１５０μｍである。
【００８４】
本実施例では、上記ダブルクラッドファイバ２の第１クラッド２２のクラッド径Ｄ2が、上記マルチモードファイバ１のコア１１の長軸径ｄ1′とほぼ同径に設定されている。このように構成することにより、マルチモードファイバ１のコア１１を伝搬する励起光は、すべて漏れなく上記ダブルクラッドファイバ２の第１クラッド２２に入射される。
【００８５】
このマルチモードファイバ１とダブルクラッドファイバ２は、接続部３において突き合わせ接続により接続されている。突き合わせ接続を採用することにより、接続部３における両ファイバの開口数の変化を防止することができる。
【００８６】
本実施例における各ファイバの開口数ＮＡと接続角θの関係について説明する。図３のマルチモードファイバ１のコア１１のＮＡMMcoreは０．１３、ダブルクラッドファイバ２のシングルモードコアのＮＡSMcoreは０．１３、ダブルクラッドファイバ２の第１クラッド２２のＮＡcladは０．４である。この場合、下記数式１８の値がそれぞれ求められる。
【００８７】
【数１８】
2005070608.tif 000017
【００８８】
上記数式１８の値を上記数式１７に代入することにより、上記接続角θは下記数式１９に示す範囲に設定される。
【００８９】
【数１９】
2005070608.tif 000018
【００９０】
本実施例において、接続角θは１５．５°とした。
【００９１】
ここで戻り光の発生について説明する。図５に示すように、ダブルクラッドファイバ２の第１クラッド２２に入射された励起光７は、第２クラッド２３との界面で全反射を繰り返しながら伝搬してゆく。励起光７がシングルモードコア２１を横切って透過する際、該シングルモードコア２１にドープされている希土類元素が励起される。励起された希土類元素は、基底状態に戻る際、誘導放出光を放出する。この誘導放出光の放出は等方的である。そのため、放出された誘導放出光のうち、出力用シングルモードファイバ（図５において右側に配置されている。）へ向かって伝搬する誘導放出光は、出力用シングルモードファイバの出力端から取り出されてＡＳＥ光９として利用される。上記誘導放出光のうち、出力用シングルモードファイバの反対側に向かって伝搬する誘導放出光は、戻り光８として上記接続部３に向かって伝搬してゆく。
【００９２】
本実施例において、上記マルチモードファイバ１とダブルクラッドファイバ２が接続されることにより、マルチモードファイバ１から出射される励起光はすべてダブルクラッドファイバの第１クラッドに入射される。即ち、上記ダブルクラッドファイバ２の第１クラッドの入射限界角度θcladは、上記数式１８より約２３．６°である。この第１クラッドに入射する励起光のうち最も厚く入射する光の入射角度は、７．５＋１５．５＝２３°となり、上記入射限界角度θcladの２３．６°よりも小さい。従って、上記マルチモードファイバからダブルクラッドファイバへ入射された励起光は、すべてダブルクラッドファイバの第１クラッド内を伝搬することになる。
【００９３】
本実施例において、上記マルチモードファイバの入射限界角度θMMcoreは、上記数式１８より約７．５°である。上記戻り光のうち最も薄くコア１１に入射する光の入射角は、１５．５−７．５＝８．０°となり、上記入射限界角度θMMcoreよりも大きい。従って、マルチモードファイバ１に入射した戻り光は、コア１１を伝搬することなく、すべてマルチモードコアの外側へ漏出することになる。
【００９４】
このように本実施例に係るＡＳＥ光源装置において、励起光光源装置で発生した励起光は、すべてマルチモードファイバ１からダブルクラッドファイバ２の第１クラッドに入射されて、効率よく希土類元素の励起に利用される。一方、ダブルクラッドファイバ２で発生した戻り光は、すべてマルチモードファイバの外側へ漏出させられる。そのため、励起光光源装置は戻り光により破損するおそれがない。
【００９５】
本発明に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造は、上記ＡＳＥ光源装置のほか、励起光を用いるファイバレーザ装置などその他の光学装置に応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造を示す概略断面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、及びＣ−Ｃ断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施例に係るＡＳＥ光源装置の構成図である。
【図５】戻り光の発生を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９７】
１    マルチモードファイバ
１１  コア
１２  クラッド
２    ダブルクラッドファイバ
２１  シングルモードコア
２２  第１クラッド
２３  第２クラッド
３    接続部
４    励起光光源装置
【図１】
2005070608.tif 000022
【図２】
2005070608.tif 000023
【図３】
2005070608.tif 000024
【図４】
2005070608.tif 000025
【図５】
2005070608.tif 000026