(57)【要約】【課題】フッ化物ファイバの損傷等を抑えつつ、導入できる励起光のパワーを増加させ、高出力のレーザ発振器を提供する。【解決手段】この光ファイバ装置は、第１フッ化物ファイバ３と、石英ファイバ４と、を備えている。石英ファイバ４は、先端が第１フッ化物ファイバ３の側面に斜めに接続されている。石英ファイバ４は、第１端から光が入射または出射されるとともに、第２端の先端面４ｂに光が透過可能でかつ第１フッ化物ファイバ３への水分の移行を規制するコーティング層８を有している。石英ファイバ４は、コーティング層８に第１フッ化物ファイバ３の側面が融着されることにより接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を導光する第１フッ化物ファイバと、
先端が前記第１フッ化物ファイバの側面に斜めに接続された石英ファイバと、
を備え、
前記石英ファイバは、第１端から光が入射または出射されるとともに、第２端の先端面に光が透過可能でかつ前記第１フッ化物ファイバへの水分の移行を規制するコーティング層を有し、
前記石英ファイバは、前記コーティング層に前記第１フッ化物ファイバの側面が融着されることにより接続されている、
光ファイバ装置。
【請求項２】
前記第１フッ化物ファイバはコアを有し、
前記第１フッ化物ファイバの少なくとも一端に接続され、レーザ媒質が添加されたコアを有する第２フッ化物ファイバをさらに備え、
前記石英ファイバには前記レーザ媒質に対応する励起光が入射される、請求項１に記載の光ファイバ装置。
【請求項３】
前記第１フッ化物ファイバのコアにはレーザ媒質がドープされていない、請求項２に記載の光ファイバ装置。
【請求項４】
前記コーティング層は、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３のいずれかにより形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ装置。
【請求項５】
前記第１フッ化物ファイバは、ＺＢＬＡＮガラスにより形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ装置、特に、フッ化物ガラスによって形成された光ファイバを有する光ファイバ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中赤外光のレーザ光を発振させるために、フッ化物系のガラスで形成されたアクティブファイバ（以下、「フッ化物ファイバ」と記す）を有するレーザ発振器が用いられている。この種のレーザ発振器では、レーザ発振させるために、励起光がファイバ端面から導入される。励起光がフッ化物ファイバに導入されると、励起光はレーザ媒質が添加されたコア部分で吸収され、これにより発光される。このとき、励起光がコアに吸収されることにより、コアが発熱する。
【０００３】
フッ化物ファイバは、石英製ファイバと比較して耐熱性に乏しいため、励起光が強い場合、発熱によって変形、あるいは損傷が生じ、レーザ発振ができなくなる。このため、ファイバ端面から励起光を導入する構成では、レーザ出力が制限される。
【０００４】
そこで、特許文献１に示されるような光結合器を利用することが考えられる。特許文献１の装置は、利得ファイバと、利得ファイバの側面に接続された励起光ファイバと、を有している。そして、励起光ファイバは、励起光源からの励起光を利得ファイバに導く。このように、利得ファイバの側面に励起光ファイバを接続した複数のユニットを接続してレーザ発振器を構成すれば、複数個所から励起光を導入することができる。このため、導入できる励起光のパワーを増加でき、利得ファイバの発熱が抑えつつ、レーザ出力を高くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２９９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のような構成は、特許文献１のように、石英製ファイバの側面に石英製の励起光ファイバを接続する場合は、特に問題は生じない。しかし、中赤外光のレーザ光を発振させる場合、石英製ファイバでは成立しない。
【０００７】
ここで、中赤外光のレーザ光を発振可能なフッ化物ファイバは潮解性を有する。したがって、フッ化物ファイバに石英製ファイバ（励起光ファイバ）を接続すると、石英製ファイバの表面や内部の水分によってフッ化物ファイバが劣化し、透過性能が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、フッ化物ファイバの損傷等を抑えつつ、導入できる励起光のパワーを増加させ、高出力のレーザ発振器を得ることができる光ファイバ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面に係る光ファイバ装置は、第１フッ化物ファイバと、石英ファイバと、を備えている。石英ファイバは、先端が第１フッ化物ファイバの側面に斜めに接続されている。石英ファイバは、第１端から光が入射または出射されるとともに、第２端の先端面に光が透過可能でかつ第１フッ化物ファイバへの水分の移行を規制するコーティング層を有している。石英ファイバは、コーティング層に第１フッ化物ファイバの側面が融着されることにより接続されている。
【００１０】
この装置を光結合器として使用した場合は、励起光源からの励起光は、石英ファイバを通して第１フッ化物ファイバに導入される。このような石英ファイバ及び第１フッ化物ファイバからなるユニットを複数接続することによって、複数個所から励起光を導入することができる。したがって、励起光が導入される端面の発熱を抑えつつ、高出力のレーザ光を得ることができる。
また、この装置を光分配器として使用することもでき、この場合は、第１フッ化物ファイバ内を導光される光は分配されて、石英ファイバの第１端から出射される。
【００１１】
また、石英ファイバの端面にはコーティング層が設けられており、このコーティング層によって、石英ファイバから第１フッ化物ファイバへの水分の移行が抑えられる。このため、第１フッ化物ファイバの潮解性による劣化を抑えることができる。
【００１２】
本発明の別の側面に係る光ファイバ装置では、第１フッ化物ファイバはコアを有し、第１フッ化物ファイバの少なくとも一端に接続され、レーザ媒質が添加されたコアを有する第２フッ化物ファイバをさらに備えている。そして、石英ファイバにはレーザ媒質に対応する励起光が入射される。
【００１３】
ここでは、第１フッ化物ファイバの少なくとも一端に第２フッ化物ファイバを接続することにより、第２フッ化物ファイバ内に励起光と出力光とを導くことができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面に係る光ファイバ装置では、第１フッ化物ファイバのコアにはレーザ媒質がドープされていない。
【００１５】
ここでは、コアにレーザ媒質がドープされていないので、励起光の吸収による発熱を避けることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面に係る光ファイバ装置では、コーティング層は、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３のいずれかにより形成されている。
【００１７】
このようなコーティング層を石英ファイバの先端面に設け、かつ厚みを適切に設定することによって、融着界面での励起光の反射を抑制できる。このため、励起光を効率的にフッ化物ファイバ内に導くことができる。
本発明のさらに別の側面に係る光ファイバ装置では、第１フッ化物ファイバはＺＢＬＡＮガラスにより形成されている。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような本発明を光結合器に利用した場合は、フッ化物ファイバの損傷等を抑えつつ、導入できる励起光のパワーを増加させ、高出力のレーザ発振器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態による光ファイバ装置の構成図。
【図２】図１の装置の石英ファイバを抽出して示す図。
【図３】図１の装置の石英ファイバを抽出して示す図。
【図４】石英ファイバを第１フッ化物ファイバに融着する際の説明図。
【図５】図１の装置を接続して得られるレーザ発振器の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明の一実施形態による光ファイバ装置を示している。この光ファイバ装置１は、レーザ発振器を構成する１つのユニットであり、励起光源２と、光結合器としての第１フッ化物ファイバ３と、石英ファイバ４と、アクティブファイバとしての第２フッ化物ファイバ５及び第３フッ化物ファイバ６と、を有している。この光ファイバ装置１に、反射鏡及び出力鏡等を追加することによって、ファイバレーザ発振器を構成することができる。
【００２１】
励起光源２は、中赤外光の励起光を発振するものであり、例えば半導体レーザなどによって構成することができる。励起光源２にて発振された励起光は、石英ファイバ４を介して出力される。
【００２２】
第１フッ化物ファイバ３は、コア３１と、コア３１を覆うように形成されたクラッド３２と、を有している。
【００２３】
コア３１は、レーザ媒質がドープされていないフッ化物ガラスから形成されており、好ましくはＺＢＬＡＮ（ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF）ガラスによって形成されている。コア３１にレーザ媒質がドープされていないことにより、このコア３１においてレーザ光は生成されないが、励起光吸収による発熱を避けることができる。クラッド３２は、フッ化物ガラスから形成されており、好ましくはＺＢＬＡＮガラスによって形成されている。なお、クラッド３２は、コア３１よりも屈折率が低く、また、レーザ媒質がドープされていない。
【００２４】
石英ファイバ４は石英ガラスによって形成されている。石英ファイバ４の一端は励起光源２に接続されており、他端は第１フッ化物ファイバ３の側面に融着されている。この融着部分について以下に詳細に説明する。
【００２５】
石英ファイバ４の先端（第１フッ化物ファイバ３に接続する側の端部）は、図２に示すように、所定の角度を有するように斜めに研磨されている。図２において、斜線部分４ａが研磨によって除去される部分である。そして、この研磨された端面４ｂに、コーティング層８（図３に模式的に示している）が形成されている、コーティング層８としては、中赤外光の励起光を透過し、かつ石英ファイバ４の表面や内部の水分が第１フッ化物ファイバ３側に移行するのを抑える材質のものであればよい。例えば、コーティング層８として、ＭｇＦ２や、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３等の材料を用いることができる。
【００２６】
以上のようにして得られた石英ファイバ４を加熱した状態で、石英ファイバ４の先端（コーティング層８）を第１フッ化物ファイバ３の側面に斜めに押し当てる。これにより、コーティング層８に第１フッ化物ファイバ３の側面が融着される。なお、第１フッ化物ファイバ３であるＺＢＬＡＮファイバは融点が低いため、石英ファイバ４を構成する石英ガラスが軟化しない程度の温度で融着が可能である。また、コーティング層８に融着するに際しては、大気中の水分によるＺＢＬＡＮファイバの劣化を抑制するために、窒素雰囲気中や真空中で融着するようにしてもよい。
【００２７】
第２フッ化物ファイバ５は第１フッ化物ファイバ３の一方の端面に融着されて接続されている。第２フッ化物ファイバ５は、それぞれコア５１と、コア５１を覆うように形成されたクラッド５２と、を有している。
【００２８】
コア５１は、希土類元素がレーザ媒質としてドープされたフッ化物ガラスから形成されており、好ましくはエルビウムがドープされたＺＢＬＡＮ（ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF）ガラスによって形成されている。クラッド５２は、フッ化物ガラスから形成されており、好ましくはＺＢＬＡＮガラスによって形成されている。なお、クラッド５２は、コア５１よりも屈折率が低く、また、レーザ媒質がドープされていない。
【００２９】
第３フッ化物ファイバ６は第１フッ化物ファイバ３の他方の端面に融着されて接続されている。第３フッ化物ファイバ６の構成は、第２フッ化物ファイバ５とまったく同様である。すなわち、第３フッ化物ファイバ６はコア６１とクラッド６２とを有し、コア６１は、好ましくはエルビウムがドープされたＺＢＬＡＮガラスによって形成され、クラッド６２は、好ましくはレーザ媒質がドープされていないＺＢＬＡＮガラスによって形成されている。
【００３０】
以上のようにして得られた光ファイバ装置１を、図５に示すように、複数個直列に接続し、一端側に反射鏡１０を、他端側に出力鏡１１を配置することによって、レーザ発振器を構成することができる。ここでは、励起光を、ファイバの端面以外の複数個所から導入することができるため、ＺＢＬＡＮファイバが熱損傷しない範囲で、出力の高いレーザ発振器を得ることができる。
【００３１】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００３２】
（ａ）前記実施形態では、第１フッ化物ファイバとして、レーザ媒質がドープされていないＺＢＬＡＮファイバを用いたが、レーザ媒質がドープされたＺＢＬＡＮファイバを用いてもよい。この場合は、アクティブファイバを設けることなくレーザ発振器を構成することができる。
【００３３】
（ｂ）石英ファイバ先端のコーティング層に第１フッ化物ファイバを融着する際に、第１フッ化物ファイバの側面の一部を研磨し、コーティング層に融着し易い形状にしてもよい。
（ｃ）前記実施形態では、本発明をレーザ発振器として利用したが、他の装置にも適用することができる。
【００３４】
（ｄ）前記実施形態では、各フッ化物ファイバをシングルクラッドファイバとしたが、これらをダブルクラッドファイバとしてもよい。
（ｅ）前記実施形態では、石英ファイバに入射された光をコアを有するフッ化物ファイバに導光する光結合器について説明したが、コアのないフッ化物ファイバを用いてもよい。また、フッ化物ファイバ内で導光される光を石英ファイバに分配して出射する光分配器として使用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  光ファイバ装置
２  励起光源
３  第１フッ化物ファイバ
４  石英ファイバ
５  第２フッ化物ファイバ
６  第３フッ化物ファイバ
８  コーティング層
【図１】
2016012660.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016012660.tif 000006
【図５】
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