(57)【要約】  本発明は光学アセンブリ及び光学アセンブリを製造する方法に関する。本発明は光学アセンブリの使用にも関する。個々の光供給ファイバの束を介して受光されたレーザ放射はファイバレーザファイバに導かれる。各供給ファイバはファイバのコアを取り囲むクラッド層を有し、このコア内に全内部反射を提供し、ファイバのクラッド層は少なくとも部分的に溶融されてゾーンを形成し、このゾーンは、このゾーン内の円筒状の構成に配置された供給ファイバのコアを含む。この構成によって、環状の光誘導ゾーンを有するファイバレーザファイバに供給可能な環状レーザ光の形成が提供され、環状レーザ光を例えばワークに提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個々の光供給ファイバの束を介して受光されたレーザ放射を導く光学アセンブリであって、各供給ファイバは該ファイバのコアを取り囲む少なくとも１つのクラッド層を有して前記コア内に全内部反射を提供し、前記ファイバの前記クラッド層は、少なくとも部分的に円筒状の閉じ込め部に溶融されてゾーンを形成し、該ゾーンは、該ゾーン内の円筒状の構成に配置された前記供給ファイバの前記コアの少なくとも一部を含み、環状の光ガイドを提供することを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学アセンブリにおいて、個々の光供給ファイバの束は溶融され、前記ゾーンの円筒状の構成に配置された供給ファイバのコアを含む環状ゾーンを形成することを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載の光学アセンブリにおいて、前記個々の光供給ファイバの束は前記環状ゾーンの中心に溶融された更なる光ファイバを含み、前記環状の光ガイドの中心に光ガイドを提供することを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項４】
個々の光供給ファイバの束で受光されたレーザ放射を導く光学アセンブリを製造する方法であって、
‐円筒状の型を提供するステップと、
‐前記型内の円筒状の周囲に沿って複数の光供給ファイバをはめ込むステップであって、各ファイバはコアと、該コアを取り囲み、該コア内に全内部反射を提供する少なくとも１つのクラッド層とを有するステップと、
‐前記型内の前記ファイバのクラッド材料に熱を加えて少なくとも部分的に溶融し、前記供給ファイバのコアの少なくとも一部が前記溶融されたクラッド材料内の円筒状の構成に配置されたゾーンを形成するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記ファイバのクラッド材料を溶融して環状ゾーンを形成し、該環状ゾーンは、該ゾーンの円筒状の構成に配置された前記供給ファイバのコアを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記環状ゾーンの中心に更に光ファイバを溶融することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか一項に記載の方法において、前記円筒状の型としてウエスト部を形成する内径を有する管状の型を使用し、熱を加えて前記ウエスト部において前記ファイバの束を溶融することを特徴とする方法。
【請求項８】
環状のレーザ光を生成し、これを、断面を持つファイバレーザファイバ内に環状ゾーンで導くための、請求項１〜３の何れか一項に記載の光学アセンブリの使用であって、前記環状ゾーンは、少なくとも一部が前記レーザ光と重なり、前記環状ゾーンによって囲まれた材料及び前記環状ゾーンの外部の材料よりも高い屈折率を有する使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファイバ光学構成要素に関し、特に断熱光ファイバカプラ及びその使用に関する。本発明はまた、ファイバ光学構成要素製造のための、光ファイバの集束方法に関する。本発明は高出力レーザ光を用いた材料加工に特に適している。
【背景技術】
【０００２】
高出力レーザ光は金属の切断及び溶接などの材料加工に広く用いられる。レーザ光を用いた加工速度は、材料の組成や厚さなどの種々の材料特性だけでなく、波長、ビーム質及びビームプロファイルなど、レーザ光自体の特性によって異なる。特に金属切断の用途において、ビームプロファイル、すなわち光の空間的な強度パターンは、切断速度及び品質に影響を与えると考えられてきた。レーザ光の典型的なプロファイルはガウス（ベル）形状又はスーパーガウス形状のいずれかで近似することができる。ガウス分布はシングルモードレーザ光源によって生成され、一方でスーパーガウス形状はマルチモードレーザによって生成される。スーパーガウス形状の極端な例としては、いわゆるシルクハット形状があり、この場合、ビーム内の強度は一定しており、ビーム外の強度はゼロである。ガウス状及びシルクハット状のビームに共通する特徴は、相当量の強度がビームの中心に存在することである。
【０００３】
金属をレーザ光で切断する場合、典型的に、レーザ光は、集光レンズで１００〜５００μｍのスポットに集光されてエネルギー密度が高められ、ワークを１５００℃以上の金属融点に瞬時に加熱して、溶融又は昇華させる。同時にアシストガスを供給して溶融物を除去し、ワークを切断してもよい。ワークが厚い軟鋼板（炭素鋼板）の場合、アシストガスとして酸素を用いて酸化反応熱を発生させ、その熱も利用してワークを切断する。
【０００４】
固体レーザ又はファイバレーザからの１マイクロメータ波帯のレーザ光は、ＣＯ２レーザからの１０マイクロメータ波帯のレーザ光と比べて非常に高い光エネルギー強度及び吸光度を、金属ワーク上に実現させる。
【０００５】
しかしながら、ガウシアンビームの１マイクロメータ波帯のレーザ光を酸素アシストガスと共に使用して軟鋼板ワークを切断すると、ワークの上面の溶融幅が不必要に広がり、 切断カーフコントロールが損なわれる。更に自己燃焼が生じてレーザ切断の質を悪化させる可能性がある。しかしながら欧州特許出願第２７６２２６３号（特許文献１）において、ファイバレーザのレーザ光をリングビーム状に形成し、このリングビームでワークを切断すると、ＣＯ２レーザによる切断と同じ効果が得られることがわかっている。
【０００６】
確かに環状又は「ドーナツ」形状で近似することのできる強度プロファイルを持つレーザ光での金属切断は、切断速度及び品質に関して良好な結果を生み出してきた。例えば、所定の厚さの金属の切断は、従来のビームプロファイルの代わりにドーナツ状のビームを使用すると、はるかに低い出力で行うことができると考えられてきた。従って、このような用途用の高出力レーザ光源を製造する企業の中には、ドーナツ形状に近づく又は近似するビームプロファイルを生成する方法を開発したところもある。これらの方法には、レーザ共振器のリングモード、例えば横（ＴＥＭ）モードを使用したもの、又は洗練され、しばしば特許で保護された電気光学法を用いたビームの成形を含むものもある。ドーナツ状のビームにおいて、強度プロファイルはビームの中心に相対的に暗い凹み又は領域を有し、最大放射強度の領域はその中心の凹みの周りにリング状のパターンを形成する。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１１０２９３２１５号（特許文献２）は、中空光ファイバ又はファイバ結合型マイクロアキシコンレンズアセンブリを用いて、ガウスモードビームを環状モードビームに変換する手段を開示している。
【０００８】
特開２０１３−１３９０３９号広報（特許文献３）より、複数の光ファイバを対応する数のコリメートレンズに向け、２つ以上の光ファイバからのレーザ光を平行にすることが知られている。この手段はコリメートレンズからの平行光を集光する集光レンズを有し、一方で光ファイバは駆動機構によって移動され、幾つかある形状の中で環状ビームが生成される。
【０００９】
米国特許第７３４８５１７号（特許文献４）には、例えば鋼板をレーザ光で切断する際にワークの溶融物を除去する課題が述べられている。酸素などのアシストガス又は不活性溶接ガスをレーザ光と同軸的に注入して、溶融物が局部的に取り除かれるようにしている。厚い板で適切なガス圧を維持すると、溶融金属を吹き払う出力が不十分になる傾向がある。環状ビームを生成するにはＴＥＭ１０モードが用いられ、この集光性は、ガスレーザ発振器の構成の修正、及び／又は使用される光学ミラー及びレンズシステムの構成の修正によって最適化される。
【００１０】
欧州特許出願第０４６４２１３号（特許文献５）は、ワークを主にリングモードのレーザ光で切断し、ガスを光学システムの表面にかけてシステムを冷却することにより、軟鋼などの厚い板のワークをレーザ光で切断する方法を開示している。集束レンズとしてＫＣＬ（塩化カリウム）レンズが使用される。
【００１１】
最後に国際公開第２００９００３４８４号（特許文献６）は、集束された光ファイバからなる第１光学セグメントを、内側クラッドを含む導波管を有する第２セグメントと結合させて光がリング状の領域に導かれるようにした、断熱的光学カプラを開示している。光をリング状の誘導領域に閉じ込めるため、内側クラッドはドープしていないシリカに対して低い屈折率を有している。
【００１２】
レーザ光を用いる材料加工用途において、ビームの明るさを最大限にすることは一般的に好適である。明るさは、単位立体角及び単位面積あたりの出力と定められる。明るさの重要性を示す例として、レーザ光の明るさを増加させるということは、レーザ光を加工速度又は材料厚を増加させるために使用することができることを意味する。従って、光ファイバの束によって放出される光の明るさを最大限にするには、ファイバのコアを実行可能な限り相互に近接させなければならない。
【００１３】
例えば、クラッド径１２５μｍ、コア径２０μｍの多数の光ファイバを集束すると高い輝度は得られない、というのも、ファイバのコアは束内において比較的相互に離れているからである。集束の明るさを増加させたいのであれば、ファイバにおけるコア間の間隔を低減させる必要がある。従来技術による手段では、この問題は適切に対処されていない。大きすぎるファイバや光路の断絶又は逸脱によって失われた明るさは、取り戻すことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】欧州特許出願第２７６２２６３号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１０２９３２１５号
【特許文献３】特開２０１３−１３９０３９号広報
【特許文献４】米国特許第７３４８５１７号
【特許文献５】欧州特許出願第０４６４２１３号
【特許文献６】国際公開第２００９００３４８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、輝度や光度の非常に高い環状又はリング状のレーザの放射パターンを生成するロバストな方法を実現させることである。このようなリング状の強度分布パターンは、レーザ光を使用する材料加工において、産業的にすぐに適用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の目的は、独立請求項に記載された光学アセンブリ及び方法によって達成される。
【００１７】
発明的光学アセンブリ及び方法は、特に１００Ｗ〜ｋＷの出力範囲で作動するファイバ光学構成要素に関するものである。特にこの構成要素のスループットは少なくとも１００Ｗ，特に少なくとも１ｋＷであり得る。この構成要素の供給ファイバは、ファイバレーザ又はその他の任意のファイバデリバリレーザ光源であってもよいし、これに結合させてもよい。十分な量の明るさは、薄いファイバを使用し、ファイバのクラッドを溶融し、光路内の乱れ又はずれをなくす、又は少なくとも最小限に抑えることによって維持される。このようにしてファイバのコアをコア径に応じて相互に接近させる。
【００１８】
本発明の一態様によれば、個々の光供給ファイバの束を介して受光されたレーザ放射を導く光学アセンブリを提供する。各供給ファイバはファイバのコアを取り囲む少なくとも１つのクラッド層を有する。本発明によれば、ファイバのクラッド層は、少なくとも部分的に円筒状の閉じ込め部に溶融されてゾーンを形成し、このゾーンは、このゾーン内の円筒状の構成に配置された供給ファイバの少なくとも一部のコアを含む。これによって環状の光ガイドが提供され、これにより、レーザ光は例えば「ドーナツ」状のファイバレーザファイバに供給される。本発明はレーザ放射の強度パターンが環状の形状を有する必要のある、任意の種類のファイバレーザ装置に使用することができる。
【００１９】
一実施形態において、個々の光供給ファイバの束は溶融されて管状ゾーンを形成し、このゾーンは、このゾーンは、このゾーン内の円筒状の構成に配置された供給ファイバのコアを含む。また、個々の光供給ファイバの束は、環状ゾーンの中心に溶融された更なる光ファイバを有し、環状のレーザ光の中心にもレーザ光を提供することが可能になる。この中心のファイバは、その唯一のタスクが供給ファイバの位置をファイバが溶融される管状の型の周辺に沿って保持することを補助することである、ダミー又は未使用のファイバであってもよい。
【００２０】
本発明の一態様によれば、個々の光供給ファイバの束を介して受光されたレーザ放射をファイバレーザファイバに導く光学アセンブリを製造する方法が提供される。この発明的方法は、
‐円筒状の型を提供するステップと；
‐上述の型において、円筒状の周囲に沿って複数の光供給ファイバをはめ込むステップであって、各ファイバはコアと、このコアを取り囲み、このコア内に全内部反射を提供する少なくとも１つのクラッド層とを有するステップと；
‐上述の型内の上述のファイバのクラッド材料に熱を加えて少なくとも部分的に溶融し、上述の供給ファイバのコアの少なくとも一部が溶融されたクラッド材料内の円筒状の構成に配置されたゾーンを形成するステップとを含む。
【００２１】
実施形態によれば、溶融ステップにおいて、上述のファイバのクラッド材料を溶融して環状ゾーンを形成し、このゾーンは、このゾーン内の円筒状の構成に配置された上述の供給ファイバのコアを含む。環状ゾーンの中心に更なる光ファイバを溶融してもよい。
【００２２】
好適には、溶融ステップは、ウエスト部を形成する内径を有する管状の型を用い、熱を加えてこのウエスト部のファイバ束を溶融することによって行う。供給ファイバのコア同士の間隔は、ファイバ束と溶融するため、比較的小さい。このためファイバ束の溶融された部分は１つのガラス、又は少なくとも溶融されたファイバクラッドのコンパクトなゾーンを形成し得る。
【００２３】
発明的光学アセンブリで生成される環状のレーザ光は、レーザ放射を導くことのできるコアを有するファイバに供給される。供給ファイバのコアは、有利には、ドーナツ状のファイバレーザファイバの管状コア領域と重なり合う、所定の大きさの環状ゾーン又は領域に配置される。このようなコア領域はこれを取り囲む材料よりも屈折率が高く、コア領域に全内部反射を提供する。種々の実施形態は従属請求項で定められている。環状ゾーンが環状ゾーンで囲まれた材料、及びこの外側にある材料よりも高い屈折率を有する場合、レーザ光はワークへと導かれ、ワークは、例えば、環状強度プロファイルの劣化並びに光パワー及び強度の減衰を最小限に抑えて切断される。
【００２４】
要約すると、上述の方法は、ファイバ連結レーザ光源に「リング状」ビームプロファイルを生成する、シンプルで効率的な方法である。第１及び第２の光学素子を接合する好適な方法において、自由空間光通信は必要とされない。複雑な電気機械システム及び電気光学システムは使用されない。入射にはシングルモード又はマルチモードのレーザ光源を使用することができ、公開されているいくつかのリング生成器とは異なり、レーザ光源の共振器特性をリング状の強度分布生成のために変える必要はない。
【００２５】
本発明の手段によってかなりの利点が得られる。本構成要素は、好適には溶融された全ガラス構成要素であるため、コンタミネーションによるアライメントエラー又は破壊効果は発生しない。この構成要素は時間の経過や環境の変化に対して安定しているため、材料加工の品質はこれらの影響を受けない。レーザ溶接及びレーザ切断を対象とする、又はこれらで用いられる構成要素において特定の利点が得られる。
【００２６】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を参照して詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】光ファイバの束又はプリフォームの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による光学アセンブリを形成する、溶融された束を示す図である。
【図３ａ】環状ファイバレーザファイバの構造及び屈折特性を示す図である。
【図３ｂ】環状ファイバレーザファイバの構造及び屈折特性を示す図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態による管状の鋳造装置を示す図である。
【図４ｂ】本発明の別の実施形態による管状の鋳造装置を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による入力ファイバの溶融された束を示す図である。
【図６】発明的光学アセンブリとファイバレーザファイバとの結合ゾーンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態による光学素子のプリフォームを構成する光ファイバ１１の束１０の断面図である。束はＮケのファイバ（ここでＮ＝４）を有する。各ファイバ１１はコア１２とクラッド１３とを有する。クラッドはコア１２よりも屈折率の低い材料で作られている。当業者に周知であるように、このようなファイバ（ステップインデックスファイバとも称される）のコアに入射した光は、コアとクラッドの間の屈折率段差によって導かれ、全内部反射の原理に従ってコア内にとどまる。
【００２９】
複数のコアによって形成された光学パターンの明るさを最大限にするために、本発明による束のファイバは非常に薄くなっている。特に、ファイバ径は４０μｍ、又はこれ以下であってもよい。このように薄いファイバの取り扱い及び集束は大変困難なので、好適には、支持する円筒状の型内で束の溶融を行い、製造可能性を高める。
【００３０】
図２は本発明の一実施形態による光学アセンブリを形成する、溶融束２０を示す。溶融束２０は、先ず、図１に示す様な集束されたファイバのプリフォーム１０を形成し、次に予め形成された束を毛細管からなる加熱された円筒状の型から引き出すことによって生成される。型を通る際、ファイバ２１のクラッド２３は制御されて溶融される。コア２２によって形成される空間的なパターンは、プリフォームと型によって決定される。この場合、溶融束はＮケのコア領域２２（この場合Ｎ＝４）を有する。クラッド領域２３及び場合によってはコア領域２２も溶融プロセスにより、その初期の概ね丸い形状から変形される。図２の点線は、図１の束の個々のファイバ１１の近似の変形境界を示す。このような物理インターフェースは溶融プロセスで消滅し得る。
【００３１】
溶融束２０のコアの最終的な物理的寸法及び空間的隔離は、ファイバの寸法及びクラッドの溶融の度合いによって決定される。外層２４は管状の型によって構成される。このように毛細管はファイバと溶融され、ガラスの固体部分が形成される。これによって機械的堅牢性の高い溶融ファイバ束が提供され、ファイバ束と毛細管が溶融されて、堅い固体のガラス片が形成される。あるいは、型が構造の一部でない場合、溶融されたファイバに任意の適切なクラッドを形成することができる。形成されたファイバ束２０を従来の方法で研磨又は劈開し、平坦な端部又は界面表面を形成してもよく、ファイバ光学の一般的な方法を用いて、外部の保護ポリマコーティングの付加や剥離など、結果として生じるファイバに更に加工を行ってもよい。
【００３２】
図３ａは、図２の溶融ファイバ束から出力されたレーザ光を受光する、環状に形成された光ガイド（ドーナツ状ファイバ）を有するファイバレーザファイバ３０を示している。ドーナツ状ファイバ３０は、中心クラッド３４、環状光ガイド又はコア３１、１次クラッド３２及び２次クラッド３３を有する。ドーナツ状ファイバ３０をファイバ光学の周知の方法を用いて研磨又は劈開して、これに平面を形成してもよい。
【００３３】
溶融ファイバ束２０及びドーナツ状ファイバ３０は、接合又は自由空間光通信（レンズなど）のいずれかによって光学的に結合させてもよい。供給ファイバ２１のコアからドーナツ状ファイバのコア３１へと光学的に結合されるレーザ放射は、ドーナツ状ファイバの出力面でドーナツ形状に近似することのできる、空間的な強度分布を形成する。この空間的な強度パターンは更に加工光学系によってワークに結像させることができる。
【００３４】
図３ｂは図３ａのドーナツ状ファイバ３０の可能な屈折率プロファイルを示す。中心クラッド３４はｎ４の屈折率を有し、１次クラッド３２はｎ２の屈折率を有する。コア３１の屈折率はｎ１であり、光がコア３１に入って導かれたままとなるように、ｎ１＞ｎ２、ｎ１＞ｎ４である。２次クラッドの屈折率ｎ３は、大きさに関する明確な制限はないが、実際この領域は一般的に純粋な溶融シリカで構成されているので、ｎ３は約１．４５であり得る。溶融シリカの屈折率は不純物をドープすることによって調整することができる。例えば、溶融シリカにゲルマニウムをドープすると屈折率は増加し、フッ素をドープすると屈折率は低下する。従ってドーナツ状ファイバのコア３１は、ゲルマニウムをドープした溶融シリカで構成し、１次クラッド３２は、フッ素をドープした溶融シリカで構成してもよい。中心クラッド３４及び２次クラッド３３はドープしていない溶融シリカで構成してもよい。
【００３５】
ファイバ３０の異なる領域の屈折率値に対する要求を満たす、その他の材料の選択ももちろん可能である。光は中心クラッド３４にもいくらか入射するので、１次クラッドの屈折率をｎ２を中心クラッドの屈折率ｎ４よりも小さくして、中心クラッド３４に入射された光が１次クラッド３２に確実に伝搬しないようにすることもできる。
【００３６】
図４ａを参照すると、一実施形態によれば、管状の鋳造装置は、ほぼ一定した直径の適切な長さ（例えば１ｍｍ〜５ｃｍ、好適には３ｍｍ〜３ｃｍ）のウエスト部４３を得るために、ガラス延伸法によって先細に形成された毛細管４２（例えば、溶融シリカ、 石英、ドープ石英など）を有している。供給ファイバ４１の束４０は毛細管４２内にはめ込まれている。ウエスト部４３における毛細管４２の内径は、供給ファイバ４１の束４０の外径よりも例えば僅かに約１μｍだけ大きく構成されている。束４０は適切な集束補助ツールによって密集させて構成してもよく、束の幾何学的形状を接着コーティング（図示せず）などを有する供給ファイバによって固定してもよい。
【００３７】
毛細管のウエスト部４３内では、供給ファイバ４１の束を、例えば加熱ゾーン４４に熱を加えることによって毛細管４２の壁と溶融して、好適にはファイバの断熱的（漸進的）溶融を行う。結果、溶融ファイバ束４５となる。
【００３８】
図４ｂは代替的実施形態を示しており、ここでは、ウエスト部４７を有する管状の型４６は溶融ファイバ束４８の一部を形成していない。図４ａ及び図４ｂの実施形態はいずれも本発明の重要な特徴、すなわち、溶融されるファイバ束に対して非常に穏やかな製造ステップを実行するものであり、光学アセンブリ全体を通して断熱的な光の誘導が維持されることを示している。実際これはファイバコアの変形、屈曲及び乱れを可能な限り回避するということである。
【００３９】
尚、通常、関連する幾何学的形状のため、ファイバのコアの断面は、束のファイバと毛細管とが溶融され、ファイバ間及びファイバと円筒状の型の内壁との間のエアポケットが溶融中にガラスのリフローによって消滅するに従い、概ね円形から非円形へと変化する。ファイバの形状の変化は、溶融された領域の長さに沿って、漸進的（断熱的）に行われなければならない。漸進的な形状の変化は、ファイバが細長い溶融領域に沿って一定速度で移動するに従い、図４ａ及び図４ｂに示すゾーン４４のような加熱ゾーンの加熱パワーを制御する、若しくは熱源の速度を一定の加熱パワーで上げる、又はこれらの組み合わせによって達成することができる。最小の加熱パワーは、供給ファイバ４１のコアが元の形状のままで、毛細管（又は型）が実質的に破壊されない程度のものとする。コア形状の漸進的な変化は、レーザ放射の明るさの損失や低下を低く抑えるために欠かせないものである。
【００４０】
図５は、７つの供給ファイバを有する溶融ファイバ束５０を使用する発明における実施形態の断面図である。供給ファイバのこの密集した構成において、ファイバのうちの１つは束の中心に配置され、残りの６つのファイバは円筒状に配置され、円形に配置された断面に現れている。周囲のファイバはコア５１を有し、中心のファイバはコア５２を有する。固体ガラスマトリックス５３は７つの個々の供給ファイバのクラッド、毛細成形管及び／又は元のファイバ束の周囲に適用されたその他のクラッドで構成される。
【００４１】
図６は、図５の溶融された束５０と図３ａのドーナツ状ファイバ３０との間の光学的界面を示している。わかりやすいようにするために、符合から点線をひいて、点線によって表される構造を指している。環状に配置され、今や溶融された供給ファイバのコア５１は、光パワーがドーナツ状ファイバ３０のコア３１に入射されるように整列されている。これに応じて、 溶融束５０の中心ファイバ５２のコアは、ドーナツ状ファイバ３０の中心クラッド３４に光パワーを入射するように構成される。従ってドーナツ状ファイバ３０の中心の光度は、光パワーが溶融束５０のファイバ全てに入射されるのであれば、ゼロにはならない。
【００４２】
溶融束５０及びドーナツ状ファイバ３０の寸法は、周囲のファイバ５１がドーナツ状ファイバ３０の中心クラッド３４と重なるように選択してもよい、というのも場合によってはコア５１からの光パワーもいくらか中心クラッド３４に入射されることが好ましいからである。中心クラッド３４に入射される光パワーはクラッドに拘束され続けるわけではない、というのも、屈折率ｎ４はコア３１の屈折率ｎ１よりも小さいからである。
【００４３】
一方でコア間の重なりが１００％となる、すなわち、ファイバ束５０の全てのコア５１がドーナツ状ファイバ３０のコア３１の内部にはめ込まれ、コア５２が本質的に暗く保たれる場合、光パワーは中心クラッド３４に入射されない。よって、中心クラッド３４も暗く見える、すなわち、実際に光度はゼロである。
【００４４】
このように、光学素子３０及び５０のコア領域の空間的構成及び寸法は、コアの完全な重なりを画定する。ほとんどの場合、１次クラッド３２にパワーを入射しないことは好適である、というのもこの光はコア３１及び中心クラッド３４に含まれず、そのため構成要素にとって望ましくない損失と考えられ得るからである。これは特に重要な実用的ケースであるｎ３＞ｎ２の場合にあてはまり、この場合、１次クラッド３２に入射した光はどれも２次クラッド３３に漏れる。
【００４５】
尚、開示した発明の実施形態は、本明細書に開示した特定の構造、工程ステップ又は材料に限定されず、当業者によって認識されるような、それらの均等物に拡大されると理解されたい。また、本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明する目的のみに使用され、限定することを意図するものではないことも理解されたい。
【００４６】
本明細書中の「一実施形態（one embodiment）」又は「一実施形態（an embodiment）」に対する参照は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書中の種々の箇所に記載される「一実施形態（one embodiment）」又は「一実施形態（an embodiment）」のフレーズは、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているのではない。
【００４７】
本発明の種々の実施形態及び実施例は、本明細書において、その種々の構成要素の代替例と共に参照されてもよい。このような実施形態、実施例及び代替例は、事実上相互に同等のものであると解釈してはならず、本発明の独立、自律した表現とみなされるべきであると理解されよう。
【００４８】
更に、記載した特徴、構造又は特性は任意の適切な方法によって１つ又は複数の実施形態に組み合わせることができる。本明細書において、長さ、幅、形状などの例などの、多数の特定の詳細を提供することにより、本発明における実施形態の完全な理解を提供した。しかしながら当業者であれば、本発明は、１つ又は複数の特定の詳細なく実施できる、あるいは他の方法及び構造などによって実施できると理解されよう。他の例では、実施形態の説明を不明瞭にするのを避けるため、周知の構造又は動作の詳細を図示していない。
【００４９】
上述の実施例は、本発明の原理を１つ又は複数の特定の用途において説明したものであるが、当業者にとっては、実施の形態、使用法及び詳細の多くの変更を、発明的才能を行使せず、かつ本発明の原理及び概念から逸脱することなく行うことができることは明らかであろう。従って、本発明は以下に記載する請求項を除いて限定されることは意図されていない。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2017532607.tif 000013