(57)【要約】【課題】光ファイバからクラッド・モードを除去するクラッド・モード・ストリッパが提供される。【解決手段】クラッド・モード・ストリッパは、反射ベースと、反射ベース上に配置された透明材料のブロックとを含む。透明材料のブロックは、その底部表面にファイバ用の溝を有する。ファイバは、たとえば屈折率整合ゲルを使用して、ベースに熱的に結合され、ブロックの溝に光学的に結合される。クラッド・モード光は、反射ベースから反射され、ブロックを囲むカバーに吸収される。透明な熱伝導性材料のさらなる薄いブロックは、ファイバと反射ベースとの間に配置されて、屈折率整合ゲルがベースの反射表面に接触することを防止しうる。【選択図】図１
2012014173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアおよび第１のクラッドを有する光ファイバのクラッド・モードを除去するクラッド・モード・ストリッパであって、
前記クラッド・モードの光を反射するための反射表面を有するベースであって、前記光ファイバは、前記反射表面に沿ってかつ前記反射表面に近接して配置され、前記光ファイバから熱を連れ去るために前記反射表面に熱的に結合される、ベースと、
第１の表面を有する透明材料のブロックであって、前記第１の表面が、前記ベースの前記反射表面上に配置され、前記ブロックから熱を連れ去るために前記反射表面に熱的に結合されている、ブロックとを備え、
前記ブロックの前記第１の表面は、前記光ファイバを受け入れる溝を有し、
前記光ファイバの前記第１のクラッドは、前記クラッド・モードを前記光ファイバの前記第１のクラッドから除去するために前記溝に光学的に結合され、
前記溝は、前記ブロックの前記第１の表面が前記反射表面上に配置された後で、前記光ファイバに実質的な量の機械的応力を加えないように十分に深いものであり、
前記ブロックの前記透明材料の屈折率は、前記光ファイバの前記第１のクラッドの屈折率と等しいまたはそれより大きい、クラッド・モード・ストリッパ。
【請求項２】
前記除去されたクラッド・モードの光を少なくとも部分的に遮断するために前記ブロックを囲むための、前記ベースに熱的に結合した不透明カバーをさらに備える請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項３】
前記ブロックと前記不透明カバーとの間の熱的結合を低減するために、前記ブロックと前記不透明カバーとの間に空隙をさらに備える請求項２に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項４】
前記ブロックは、前記除去されたクラッド・モードの光を散乱させるために、粗化されたまたは溝付き表面を有する請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項５】
前記ブロックの前記透明材料は、サファイア、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、および光学セラミックからなる群から選択される請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項６】
前記溝は、前記光ファイバの直径の少なくとも８０％を受け入れる深さを有する請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項７】
前記溝は、前記クラッド・モードの除去を容易にするために、前記第１の表面の平面内で湾曲する部分を含む請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項８】
前記光ファイバは、第１のクラッドの周りに配置された第２のクラッドをさらに備え、前記光ファイバの前記第２のクラッドは、前記第１のクラッドを前記溝に光学的に結合するために、前記溝内に配置された前記光ファイバの長さに沿って少なくとも部分的に除去される請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項９】
熱を前記ベースから除去するための、前記ベースに結合された放熱器をさらに備える請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１０】
前記クラッド・モードの除去を容易にするために、前記溝と前記光ファイバとの間に配置された屈折率整合層をさらに備える請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１１】
前記屈折率整合層は、シリコーン、アクリル酸塩、およびゾルゲル材料からなる群から選択される請求項１０に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１２】
前記光ファイバをさらに備え、前記光ファイバは、前記溝内に配置されたテーパ付き部分を含み、前記テーパ付き部分に沿って前記クラッド・モードを徐々に除去するのを容易にする請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１３】
前記光ファイバをさらに備え、前記光ファイバは、アクティブ光ファイバを含む請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１４】
前記除去されたモードの光の量を検知するように配置された光学センサをさらに備える請求項１に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１５】
コアおよび第１のクラッドを有する光ファイバのクラッド・モードを除去するクラッド・モード・ストリッパであって、
ベースと、
透明材料の第１のブロックであって、前記ベース内にまたは前記ベース上に配置され、前記第１のブロックから熱を連れ去るために前記ベースに熱的に結合し、第１の表面を有する、第１のブロックと、
前記第１のブロックの前記第１の表面に接触する第１の表面を有する、透明材料の第２のブロックとを備え、
前記第１および第２のブロックの少なくとも一方は、前記光ファイバを受け入れるために、前記第１および第２のブロックの少なくとも一方の前記第１の表面の平面内に配置された溝を有し、前記光ファイバの前記第１のクラッドは、前記光ファイバの前記第１のクラッドから前記クラッド・モードを除去するために前記溝に光学的に結合され、
前記除去されたクラッド・モードの光を少なくとも部分的に遮断するために前記第１および第２のブロックを囲むための、前記ベースに熱的に結合した不透明カバーを備えるクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１６】
前記第１および第２のブロックの前記第１の表面は、前記光ファイバから熱および光を連れ去るために、互いに熱的かつ光学的に結合される請求項１５に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１７】
前記第１のブロックまたは前記第２のブロックと前記不透明カバーとの間の熱的結合を低減するために、前記第１のブロックまたは前記第２のブロックと前記不透明カバーとの間に空隙をさらに備える請求項１５に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１８】
前記第１のブロックの厚さは、１ｍｍと２５ｍｍとの間である請求項１５に記載のクラッド・モード・ストリッパ。
【請求項１９】
コアおよび第１のクラッドを有する光ファイバのクラッド・モードを除去する方法であって、
（ａ）前記クラッド・モードの光を反射するために、ベースの反射表面に沿ってかつ前記反射表面に近接して前記光ファイバを配置するステップと、
（ｂ）前記光ファイバから熱を連れ去るために前記光ファイバを前記ベースに熱的に結合させるステップと、
（ｃ）前記ベースの前記反射表面上に透明材料のブロックの第１の表面を配置し、前記ブロックから熱を連れ去るために前記第１の表面を前記ベースに熱的に結合させるステップであって、
前記ブロックの前記第１の表面は前記光ファイバ用の溝を有し、
前記溝は、前記ブロックの前記第１の表面が前記反射表面上に配置された後で、前記光ファイバに実質的な量の機械的応力を加えないように十分に深いものであり、
前記ブロックの前記透明材料の屈折率は、前記光ファイバの前記第１のクラッドの屈折率と等しいまたはそれより大きい、ステップと、
（ｄ）前記クラッド・モードを前記光ファイバの前記第１のクラッドから除去するために前記光ファイバの前記第１のクラッドを前記溝に光学的に結合させることを含む方法。
【請求項２０】
（ｅ）前記除去されたクラッド・モードの光を少なくとも部分的に遮断するために前記ブロックを囲むための不透明カバーを配置するステップと、
（ｆ）前記不透明カバーから熱を連れ去るために前記不透明カバーを前記ベースに熱的に結合させるステップであって、前記熱はステップ（ｅ）における光を遮断する結果として生成されるものであるステップとをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ステップ（ｅ）にて、前記不透明カバーは、前記ブロックと前記不透明カバーとの間の熱的結合を低減するために、前記ブロックと前記不透明カバーとの間に空隙を残すように配置される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記除去されたクラッド・モードの光を散乱させるために、粗化することまたは透明材料のブロックに溝を設けることをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバオプティック装置に関し、特に、光ファイバからクラッド・モードの光を除去（ｓｔｒｉｐ）するクラッド・モード・ストリッパ（ｓｔｒｉｐｐｅｒ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバ・レーザは、アライメントの安定性、スケーラビリティ、およびほぼ回折限界の出力ビームの高い光パワーを含む、従来のレーザに優る有意な利点を有する。ファイバ・レーザでは、利得媒体は、光ファイバの長さであり、光ファイバのコアは、アクティブ・レーザ材料、通常エルビウムかイッテルビウムかまたはその両方などの希土類元素イオンでドープされる。レーザ材料は、通常、ダイオード・レーザまたはダイオード・レーザのアレイのエミッションを使用してポンピングされる。ポンプ光が、内側クラッドに結合して、ドープされたファイバ・コアでファイバ長に沿って吸収される、内側および外側クラッドを有するダブルクラッド・アクティブ光ファイバの出現は、シングル・モード出力レーザ・ビームの輝度および指向性を維持しながら、ファイバ・レーザの総合出力パワーのかなりの増加を可能にした。ほとんどのシングル・モード出力レーザ・ビームにおける数キロワット、さらには数十キロワット程度というパワー・レベルが今や達成可能であり、自動車産業または造船のためのコンクリート穿孔または板金切断などの、いろいろな産業用途を切り開いている。
【０００３】
ファイバ・レーザの高い光パワー・レベルにおいて、迷光を管理するという仕事が重要になる。ファイバ・レーザのドープされた溶融シリカ・コアと１つまたは複数の溶融シリカ内側クラッドは、ポリマー製の外部コーティングによって囲まれる。外部ポリマー・コーティングを有することは、光ファイバがそれなしでは非常にもろくなるため必須である。さらに、「ポリマークラッド・ファイバ（ｐｏｌｙｍｅｒ−ｃｌａｄ  ｆｉｂｅｒ）」と呼ばれる一部のファイバの場合、ポリマー層は、外側光クラッドとして機能する。高いポンプ・パワー・レベルでは、わずかな迷光でさえも、ポリマーが損傷されうる温度までポリマーを加熱し、レーザのアクティブ・ファイバの破局的故障をもたらしうる。たとえば、ファイバが一端でポンピングされ、破局的熱故障が他端で起こるファイバ・レーザ配置構成では、ファイバが実際にポンプ端に向かって燃え（ｂｕｒｎ）始め、高価なダブルクラッド・アクティブ光ファイバ全体を失う可能性がある。
【０００４】
ファイバ・レーザでは、迷光および関連する加熱は、いわゆるクラッド・モード、すなわちクラッド内での光伝搬モードによってもたらされる。ダブルクラッド・ファイバでは、内側クラッドのクラッド・モードは、ポンプ光をファイバ・コアに送出するために使用される。クラッド・モードの光は、内側クラッドに漏出するとき、ファイバ・ポリマー・コーティングの局所加熱をもたらし、アクティブ・ファイバの破局的故障をもたらしうる。このため、クラッド・モードは、ダブルクラッド・ファイバの外側クラッド内などの、もはや必要とされない場所または通常存在すべきでない場所では、ファイバから除去される（ストリップされる）必要がある。たとえば、アクティブ光ファイバが一端でポンピングされると、残留内側クラッド光が、ファイバの他端で除去されて、そのさらなる伝搬が防止されうる。さらに、一番外側のクラッド内に存在するクラッド・モードは、アクティブ・ファイバのポンプ端で除去されうる。クラッド光は、残留（未吸収）ポンプ光、アクティブ・ファイバ・コアの増幅自然放出光（ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）（ＡＳＥ）、およびファイバ・コアに漏出するレーザ発振波長のレーザ光を含みうる。
【０００５】
クラッド・モードは、いわゆるクラッド・モード・ストリッパ装置またはクラッド・モード・ストリッパを使用して除去される。従来技術のクラッド・モード・ストリッパは、光ファイバのクラッドに接して配置されかつ光学的に結合された高屈折率材料の層を有する。クラッド内に存在するクラッド光は、高屈折率材料に結合し、高屈折率材料または高屈折率材料の周りに配置された不透明固体シールド内に吸収される。屈折率整合ゲルまたは高屈折率ポリマーのコーティングは、通常、クラッド・モード・ストリッパで使用される。例を挙げると、Ｗｉｌｈｅｌｍｓｏｎ等は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許４，６７８，２７３において、光ファイバを囲む放射線耐性高屈折率材料を有するモード・ストリッパを開示する。
【０００６】
光ファイバの長さに沿って除去されるクラッド・モード光のより均一な分布を容易にするために、高屈折率ポリマーの屈折率は、ファイバに沿って変動させられうる。たとえば、Ｗｅｔｔｅｒ等は、参照により本明細書に組み込まれる「Ｈｉｇｈ  ｐｏｗｅｒ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ  ｓｔｒｉｐｐｅｒｓ」（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｗｅｓｔ  ２００８，Ｆｉｂｅｒ  Ｌａｓｅｒｓ  Ｖ：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．６８７３，６８７３２７）という名称の論文において、ファイバ長に沿って変動する屈折率を有するハイパワー・クラッド・モード・ストリッパを開示する。Ａｎｄｅｒｅｇｇ等は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許７，３４９，５９６において、屈折率の負の温度依存性を有するポリマーが、ファイバに沿って配置されるクラッド・モード・ストリッパ装置を開示する。ポリマーの負の温度依存性は、ポリマーが十分に高い温度まで局所的に加熱されると、局所的なクラッド・モード除去効果を制限する。クラッド・モードは、光ファイバの下流に配置されたコーティングのより冷たい部分によって除去されることができ、結果として、クラッド・モード・ストリッパ装置内の「ホット・スポット（ｈｏｔ  ｓｐｏｔ）」が回避され、温度分布が平均化する。
【０００７】
Ｊｕｒｇｅｎｓｅｎは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許６，９９９，４８１において、クラッド・モード・ストリッパ装置を開示しており、クラッド・モードが徐々に漏出するように、シース（外側コーティング）がファイバに沿って徐々に薄化され、したがって、ピーク温度が低下する。Ｈｕ等は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公報２００８／０１３１０６０  Ａ１において、クラッド・モード光を散乱させるために、光散乱材料がファイバ上に配置されるクラッド・モード・ストリッパを開示する。さらに、Ｆｒｉｔｈは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公報２００９／００８０８３５  Ａ１において、マルチクラッド・ファイバ用の「グラジュアル（ｇｒａｄｕａｌ）」クラッド・モード・ストリッパを開示しており、ファイバのクラッドが、ステップ方式で１つずつ除去され、高屈折率材料が、クラッドが除去される場所に複数のステップで配置されて、クラッド・モードが外部に結合される。不利なことには、従来技術の手法は、非常に高い光パワー・レベルに対してスケーラブルでなく、特定のファイバ・タイプおよび特定の光パワー範囲に固有である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許４，６７８，２７３
【特許文献２】米国特許７，３４９，５９６
【特許文献３】米国特許６，９９９，４８１
【特許文献４】米国特許出願公報２００８／０１３１０６０  Ａ１
【特許文献５】米国特許出願公報２００９／００８０８３５  Ａ１
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｗｅｔｔｅｒ等「Ｈｉｇｈ  ｐｏｗｅｒ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ  ｓｔｒｉｐｐｅｒｓ」Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｗｅｓｔ  ２００８，Ｆｉｂｅｒ  Ｌａｓｅｒｓ  Ｖ：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．６８７３，６８７３２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術には、高い光パワー・レベルに対して単純であるがスケーラブル（ｓｃａｌａｂｌｅ）であるクラッド・モード・ストリッパ装置はない。したがって、本発明は、こうした装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、コアおよび第１のクラッドを有する光ファイバのクラッド・モードを除去するクラッド・モード・ストリッパが提供され、クラッド・モード・ストリッパは、
クラッド・モードの光を反射するための反射表面を有するベースであって、光ファイバは、反射表面に近接して配置され、光ファイバから熱を連れ去るために反射表面に熱的に結合される、ベースと、
第１の表面を有する透明材料のブロックであって、第１の表面が、ベースの反射表面上に配置され、ブロックから熱を連れ去るために反射表面に熱的に結合されている、ブロックとを備え、
ブロックの第１の表面は、光ファイバを受け入れる溝を有し、
光ファイバの第１のクラッドは、クラッド・モードを光ファイバの第１のクラッドから除去するために溝に光学的に結合し、
溝は、ブロックの第１の表面が反射表面上に配置された後で、光ファイバに実質的な量の機械的応力を加えないように十分に深いものであり、
ブロックの透明材料の屈折率は、光ファイバの第１のクラッドの屈折率と等しいまたはそれより大きい。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、コアおよび第１のクラッドを有する光ファイバのクラッド・モードを除去するクラッド・モード・ストリッパがさらに提供され、クラッド・モード・ストリッパは、
ベースと、
透明材料の第１のブロックであって、ベース内にまたはベース上に配置され、第１のブロックから熱を連れ去るためにベースに熱的に結合し、第１の表面を有する、第１のブロックと、
第１のブロックの第１の表面に接触する第１の表面を有する、透明材料の第２のブロックとを備え、
第１または第２のブロックの第１の表面は、光ファイバ用の溝を有し、
光ファイバの第１のクラッドは、光ファイバの第１のクラッドからクラッド・モードを除去するために溝に光学的に結合され、
除去されたクラッド・モードの光を少なくとも部分的に遮断するために第１および第２のブロックを囲むための、ベースに熱的に結合した不透明カバーを備える。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、コアおよび第１のクラッドを有する光ファイバのクラッド・モードを除去する方法がさらに提供され、方法は、
（ａ）クラッド・モードの光を反射するために、ベースの反射表面に近接して光ファイバを配置するステップと、
（ｂ）光ファイバから熱を連れ去るために光ファイバをベースに熱的に結合させるステップと、
（ｃ）ベースの反射表面上に透明材料のブロックの第１の表面を配置し、ブロックから熱を連れ去るために第１の表面をベースに熱的に結合させるステップであって、
ブロックの第１の表面は光ファイバ用の溝を有し、
溝は、ブロックの第１の表面が反射表面上に配置された後で、光ファイバに実質的な量の機械的応力を加えないように十分に深いものであり、
ブロックの透明材料の屈折率は、光ファイバの第１のクラッドの屈折率と等しいまたはそれより大きい、ステップと、
（ｄ）クラッド・モードを光ファイバの第１のクラッドから除去するために光ファイバの第１のクラッドを溝に光学的に結合させるステップとを含む。
【００１４】
例示的な実施形態は、ここで図面に関連して述べられるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のクラッド・モード・ストリッパの側断面図である。
【図２】図１のクラッド・モード・ストリッパのチャネル領域の断面図であり、断面は図１のラインＡ−Ａに沿って切取られる。
【図３】チャネルに沿って切取ったチャネル領域の一実施形態の断面図である。
【図４】溝付き表面を有する透明材料のブロックの断面図である。
【図５】除去された光を検知する光センサを有するクラッド・モード・ストリッパの側断面図である。
【図６】本発明のクラッド・モード・ストリッパの別の実施形態の側断面図である。
【図７】図１のクラッド・モード・ストリッパのプロトタイプの拡大図である。
【図８】図６のクラッド・モード・ストリッパのプロトタイプの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本教示は、種々の実施形態および実施例と共に述べられるが、本教示がこうした実施形態に限定されることは意図されない。反対に、本教示は、当業者によって理解されるように、種々の代替物、変更物、および均等物を包含する。図１〜８では、同じ数字は同じ要素を指す。
【００１７】
図１および図２を参照すると、本発明のクラッド・モード・ストリッパ装置１００が示される。クラッド・モード・ストリッパ装置１００は、反射表面１０４を有するベース１０２と、透明材料のブロック１０６であって、ベース１０２上に配置され、ブロック１０６から熱を連れ去るためにベース１０２に熱的に結合される、透明材料のブロック１０６と、除去されたクラッド・モードの光を遮断するための、ベース１０２に熱的に結合したオプションの不透明カバー１０８と、熱をベース１０２から除去するための、ベース１０２に結合した熱電（ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）（ＴＥＣ）クーラなどのオプションの放熱器１１０を有する。ブロック１０６の底部表面はベース１０２上に配置される。溝１１８は、ブロック１０６内に設けられ、底部表面１０７から延在する。溝１１８は、図２でよりよく見られる。コア１１４および第１のクラッド１１６を有する光ファイバ１１２は、光ファイバ１１２用の溝１１８内に配置される。光ファイバ１１２の第１のクラッド１１６は、光ファイバ１１２の第１のクラッド１１６からクラッド・モードを除去するために溝１１８に光学的に結合される。溝１１８は、ブロック１０６の底部表面１０７がベース１０２の反射表面１０４上に配置された後で、光ファイバ１１２に実質的な量の機械的応力を加えないように光ファイバ１１２を受け入れるための深さを有する。一実施形態では、溝は、ファイバ径の少なくとも８０％を受け入れるのに十分に深い。クラッド・モード光がブロック１０６内に結合することを保証するために、ブロック１０６の透明材料の屈折率は、光ファイバ１１２の第１のクラッド１１６の屈折率と等しいまたはそれより大きい。
【００１８】
動作時、クラッド光は、破線矢印１２０および実線矢印１２１で示すように、光ファイバ１１２の第１のクラッド１１６から出て、ブロック１０６内に結合する。破線矢印１２０は、図１で上方に、すなわち不透明スクリーン１０８に向かって放出される光に対応し、実線矢印１２１は、図１で下方に、すなわち反射表面１０４に向かって放出される光に対応する。反射表面１０４から反射されると、光１２１は、実線矢印１２１が示すように、スクリーン１０８に向かって上方に伝搬し、スクリーン１０８は、クラッド光１２１を吸収する。
【００１９】
有利なことには、光ファイバ１１２は、ベース１０２の反射表面１０４に近接し、かつ、熱接触状態で配置される。反射ベース１０２に対する近接性および反射ベース１０２との良好な熱接触の結果として、黒矢印１２２で概略的に示すように、ファイバ１１２からベース１０２へ、そして放熱器１１０へ熱が効率的に伝達されるため、ファイバ１１２は、過熱を防止される。したがって、クラッド・モード除去装置１００では、ベース１０２に対する近接性による光ファイバ１１２の良好な放熱が、ベース１０２の反射表面１０４による効果的な迷光管理と独自に組み合わされる。良好な熱接触は、除去される光パワーの１ワット当たり０．１℃未満のファイバ１１２の温度上昇をもたらす。
【００２０】
本発明の一実施形態では、ブロック１０６と不透明カバー１０８との間の熱結合を低減するために、ブロック１０６と不透明カバー１０８との間に空隙１２４が設けられる。そのため、クラッド・モード光１２０および１２１を吸収する結果として生成される熱は、ファイバ１１２に伝達されず、ベース１０２に直接伝達される。放熱器１１０およびベース１０２は、組合されて単一要素になることができる、または、カバー１０８は、放熱器１１０に直接接続されることができる。図１では、カバー１０８は、放熱器１１０とベース１０２の両方に物理的かつ熱的に接続されて示される。
【００２１】
従来技術の装置と比較してクラッド・モード・ストリッパ１００の１つの利点は、クラッド・モード・ストリッパ１００が、クラッド・モードの高い光パワー・レベルに対してスケーラブルであることである。クラッド・モード・ストリッパ１００のパワー・ハンドリング能力は、ブロック１０６およびベース１０２の総合寸法ならびに溝１１８の長さに依存する。これらの寸法をスケールアップすることによって、非常に高いパワー・ハンドリング能力が達成されうる。クラッド・モード・ストリッパ１００のプロトタイプが、少なくとも１５０Ｗの除去された光パワーをハンドリングすることが可能であることが実験的に立証された。
【００２２】
図２を参照すると、クラッド・モード・ストリッパ装置１００のチャネル１１８の領域が断面図で示される。断面は、図１のラインＡ−Ａに沿って切取られる。屈折率整合流体またはゲルの層２００は、光ファイバ１１２の第１のクラッド１１６とブロック１０６の溝１１８との間の光学結合を改善するために、光ファイバ１１２を少なくとも部分的に囲む溝１１８内に配置される。さらに、層２００は、ファイバ１１２とベース１０２との間の熱結合を改善するように機能する。層２００は、シリコーン、アクリル酸塩、またはゾルゲル材料を含みうる。
【００２３】
ブロック１０６は、好ましくは０．５Ｗ／（ｍ＊Ｋ）より良好な熱伝導率を有する透明材料で作られうる。サファイアは、２０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）より高い熱伝導率、高い透明度、および優れた機械的特性のために、この用途についての優れた材料である。ブロック１０６はまた、部分的に吸収性があるように作られることができ、その場合、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）材料が適切である可能性がある。あるいは、ブロック１０６は、セラミックＹＡＧなどの光セラミック材料で作られうる。好ましくは、ブロック１０６は、直方体形状を有する。もちろん、他の形状も使用されうる。
【００２４】
図２では、溝１１８は、長方形断面を有するものとして示される。溝１１８はまた、円柱または多角形断面などの異なる形状の断面を有しうる。さらに、低い開口数（ＮＡ）のクラッド・モードの除去を改善するために、溝１１８は、ブロック１０６の底部表面１０７の平面内で湾曲する部分を含むように作られて、ファイバ１１２が、わずかな曲げを持って溝１１８内に載置されることが可能になる。こうした溝の例は以下で示されるであろう。
【００２５】
光ファイバ１１２は、第１のクラッド１１６の周りに配置された第２のクラッド（図示せず）を有するダブルクラッドまたはマルチクラッド光ファイバでありうる。この場合、光ファイバ１１２の第２のクラッドは、溝１１８内に配置された光ファイバ１１２の長さに沿って少なくとも部分的に除去されて、第１のクラッド１１６を溝１１８に光学的に結合させうる。光ファイバ１１２は、アクティブ光ファイバ、すなわち増幅材料がドープされたコアを有するファイバでありうる。光ファイバ１１２は、シングル・モードまたはマルチモード・ファイバでありうる。除去される必要があるのが、第２のクラッド内のクラッド・モード光であるとき、第２のクラッドは除去される必要はない。
【００２６】
光ファイバ１１２はまた、クラッド・モード・ストリッパ１００のクラッド・モード除去性能を改善するためにテーパが付けられうる。ここで図３を参照すると、チャネル１１８の領域の長手方向断面が示される。クラッド３１６によって囲まれるコア３１４を有するファイバ３１２は、その長さの一部分３００に沿ってテーパが付けられる。ファイバ３１２のテーパ付けの結果として、クラッド・ビーム３２０Ａ〜３２０Ｄがコア３１４に関して形成する角度は、ビーム３２０Ａからビーム３２０Ｄに進むときに増加する。図３で見られる角度の増加は、テーパ付き部分３００全体に沿うクラッド・モード除去を容易にする。
【００２７】
図４を見ると、ブロック４０６の断面図が示される。ブロック４０６は、図１のクラッド・モード・ストリッパ１００のブロック１０６に対応し、ブロック１０６と同じ目的を果たす。ブロック４０６と１０６との差は、矢印４２０および４２１でそれぞれ概略的に示すように、除去されたクラッド・モードの光ビーム１２０および１２１を散乱させるために、ブロック４０６が、拡大挿入部４００で示す溝付き表面４０１を有することである。散乱は、ビーム１２０および１２１が、ブロック４０６の外側面からブロック４０６に戻るように反射すること、および、「ホット・スポット（ｈｏｔ  ｓｐｏｔ）」を形成するかまたは光ファイバ１１２に再入することを防止する。溝を形成する代わりに、表面４０１は、同じ目的で、「乳濁性の（ｍｉｌｋｙ）」外観になるように粗化されうる。
【００２８】
ここで図５を参照すると、クラッド・モード・ストリッパ装置５００は、側断面図で示される。クラッド・モード・ストリッパ装置５００は、光センサ５０１がスクリーン１０８内に搭載されており、除去された光ビーム１２０、１２１の光パワーを検知するための適した場所に配置されている。光センサ５０１によって測定される除去された光の光パワーは、たとえば除去された光パワーが所定のレベルを超えないことを保証するために、制御目的で使用されうる。
【００２９】
図６を見ると、クラッド・モード・ストリッパ装置６００は、側断面図で示される。クラッド・モード・ストリッパ装置６００は、１つのブロック１０６の代わりに２つのブロック６０６Ａおよび６０６Ｂを有する点でクラッド・モード・ストリッパ１００と異なる。第１のブロック６０６Ａは、第１のブロック６０６Ａから熱を連れ去るために、ベース１０２上に配置され、ベース１０２に熱的に結合される。第１のブロック６０６Ａは第２のブロック６０６Ｂに接触する。第１および第２のブロック６０６Ａおよび６０６Ｂの接合表面の一方または両方は、光ファイバ１１２用の溝６１８を有する。光ファイバ１１２の第１のクラッド１１６は、光ファイバ１１２の第１のクラッド１１６からクラッド・モード光を除去するために、溝６１８に光学的に結合される。好ましくは、第１および第２のブロック６０６Ａおよび６０６Ｂの接合表面は、光ファイバ１１２から熱および光を連れ去るために、互いに熱的かつ光学的に結合される。さらに好ましくは、第２のブロック６０６Ｂと不透明カバー１０８との間の熱結合を低減するために、第２のブロック６０６Ｂと不透明カバー１０８との間に空隙１２４が残される。
【００３０】
有利なことには、第１のブロック６０６Ａは、屈折率整合ゲル２００とベース１０２との間の障壁を提供する。ファイバ１１２からの熱が、第１のブロック６０６Ａからベース１０２に効率的に伝達されることを保証するために、第１のブロック６０６Ａは、サファイアなどの高い熱伝導率を有する材料から製造されることができ、同様に効率的な熱伝達のために、第１のブロック６０６Ａは、程よく製造されうる程度に薄く作られうる。例を挙げると、第１のブロック６０６Ａは、サファイアで作られる場合、１ｍｍ程度の薄さに作られうるが、２ｍｍの厚さがより実用的である。一方、第１のブロック６０６Ａの厚さを増加させることは、ホット・スポットの形成を回避するのに役立つ。その理由は、厚さが増加すると、光がファイバ１１２からより発散するからである。第１のブロック６０６Ａの１つの実用的な厚さの範囲は、１ｍｍと２５ｍｍとの間である。
【００３１】
一実施形態では、ベース１０２は反射性であるが、クラッド・モード・ストリッパ６００は、ベース１０２が反射性でないかまたは部分的に反射性であるときでも、働くであろう。ベース１０２が、１００％反射性でない、たとえば７５％以下の反射性であるとき、より多くの光エネルギーが、放熱器１１０に向かって送られ、この場合望ましい場合がある。
【００３２】
ここで図７を参照すると、クラッド・モード・ストリッパ７００のプロトタイプの拡大図が示される。クラッド・モード・ストリッパ７００は、クラッド・モード・ストリッパ１００と同様である。クラッド・モード・ストリッパ７００は、反射ベース７０２、ガラス・ブロック７０６、および不透明カバー７０８を有する。反射ベース７０２および不透明カバー７０８は、放熱器（図示せず）に取付けられる。ガラス・ブロック７０６は、ファイバ（図示せず）のためにその底部表面上に湾曲溝７１８を有する。ガラス・ブロック７０６の上側表面７０１は、図４のガラス・ブロック４０６の溝付き表面４０１と同様に溝付きである。
【００３３】
図８を見ると、クラッド・モード・ストリッパ８００のプロトタイプの拡大図が示される。クラッド・モード・ストリッパ７００は、クラッド・モード・ストリッパ４００と同様である。クラッド・モード・ストリッパ８００は、ベース８０２、２つのガラス・ブロック８０６Ａおよび８０６Ｂ、ならびに不透明カバー８０８を有する。不透明カバー８０８は、ベース８０２に取付けられ、ガラス・ブロック８０６Ａおよび８０６Ｂを囲む。底部ガラス・ブロック８０６Ａは、ファイバ（図示せず）のためにその上部表面上に湾曲溝８１８を有する。
【００３４】
本発明によれば、光ファイバ１１２のクラッド・モードを除去する一般的な方法は、
（ａ）クラッド・モードの光を反射するために、ベース１０２の反射表面１０４に近接して光ファイバ１１２を配置するステップと、
（ｂ）光ファイバ１１２から熱を連れ去るために光ファイバ１１２をベース１０２に熱的に結合させるステップと、
（ｃ）ベース１０２の反射表面１０４上に透明材料のブロック１０６の底部表面１０７を配置し、ブロック１０６から熱を連れ去るために底部表面１０７をベース１０２に熱的に結合させるステップと、
（ｄ）クラッド・モードを光ファイバ１１２の第１のクラッド１１６から除去するために光ファイバ１１２の第１のクラッド１１６を溝１１８に光学的に結合させるステップとを含む。
【００３５】
好ましくは、この方法はまた、
（ｅ）除去されたクラッド・モードの光を少なくとも部分的に遮断するためにブロック１０６を囲むための不透明カバー１０８を配置するステップと、
（ｆ）不透明カバー１０８から熱を連れ去るために、不透明カバー１０８をベース１０２に（または放熱器１１０に）熱的に結合させるステップであって、この熱はステップ（ｅ）における光を遮断する結果として生成されるものであるステップとを含む。さらに好ましくは、ステップ（ｅ）にて、不透明カバー１０８は、ブロック１０６と不透明カバー１０８との間の熱的結合を低減するために、ブロック１０６と不透明カバー１０８との間に空隙１２４を残すように配置される。
【００３６】
本発明のクラッド・モード・ストリッパ１００、５００、６００、７００、および８００ならびに本発明の方法は、ファイバ・レーザ、ファイバ増幅器、ハイパワー・ダイオード・レーザまたはダイオード・レーザ・アレイ用の送出ファイバなどのファイバ送出システム、およびクラッド・モード管理が必要とされる他のシステムにおいて、クラッド・モードを除去するために使用されうる。
【００３７】
本発明の１つまたは複数の実施形態の先の説明は、例証および例示のために提示された。網羅的であること、および、開示される厳密な形態に本発明を限定することは意図されない。上記教示に照らして、多くの変更および変形が可能である。本発明の範囲は、この詳細に説明ではなく、添付特許請求の範囲によって制限されることが意図される。
【符号の説明】
【００３８】
１００、５００、６００、７００、８００  クラッド・モード・ストリッパ
１０２、７０２、８０２  ベース
１０４  反射表面
１０６、４０６、６０６Ａ、６０６Ｂ、７０６、８０６Ａ、８０６Ｂ  透明材料のブロック
１０７  底部表面
１０８、７０８、８０８  不透明カバー
１１０  放熱器
１１２、３１２  光ファイバ
１１４、３１４  コア
１１６、３１６  クラッド
１１８、６１８  溝（チャネル）
１２０、１２１  光ビーム
１２２  黒矢印
１２４  空隙
２００  屈折率整合流体またはゲルの層
３００  テーパ付き部分
３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄ  クラッド・ビーム
４００  拡大挿入部
４０１  溝付き表面
４２０、４２１  矢印
５０１  光センサ
７０１  上側表面
７１８、８１８  湾曲溝
【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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