多孔光纖及使用其的雷射器裝置的製作方法

2023-05-08 18:26:26

專利名稱：多孔光纖及使用其的雷射器裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及多孔光纖及使用其的雷射器裝置，具體而言，涉及能夠在希望的位置，輻射在包層中傳播的洩漏光的多孔光纖以及使用其的雷射器裝置。
背景技術：
光纖雷射器裝置在加工機、醫療設備、測量器的領域等被使用，輸出在放大用光纖中被放大後的光。在這樣的光纖雷射器裝置中，存在從放大用光纖的纖芯輸出的輸出 光被輸入至傳輸光纖的纖芯，通過傳輸光纖被傳播至希望的位置後被輸出的情況。然而，在放大用光纖與傳輸光纖的連接部，存在下述情況，即由於纖芯彼此的軸偏差、纖芯彼此的角度的不匹配、纖芯彼此的模場的不同等，從放大用光纖輸出的輸出光的一部分漏出到傳輸光纖的包層，在傳輸光纖的包層中傳播。該情況下，有時會產生在包層中傳播的洩漏光被傳輸光纖的被覆層吸收，從而被覆層燒壞這一問題。在下述專利文獻I中記載有從光纖福射這樣的在包層中傳播的洩漏光的光學部件。在該光學部件中，光纖被插入到一端側的內徑小、另一端側的內徑大的玻璃管中，玻璃管的一端側的內壁與光纖的包層熔接，玻璃管的另一端側的內壁與光纖分離。而且，漏到光纖的包層的洩漏光在玻璃管的一端側的熔接部分從包層向玻璃管傳播，輸入到玻璃管的光從玻璃管的另一端側向外輻射。專利文獻I :日本特開2008-158096號公報然而，在上述專利文獻I所述的光學部件中，洩漏光由於需要在被光纖的被覆層等吸收前被輻射，因此必須設置在光纖的端部附近，設置位置被限制。

發明內容
於是，本發明的目的在於提供能夠在希望的位置，輻射在包層中傳播的洩漏光的多孔光纖以及使用其的雷射器裝置。本發明的多孔光纖的特徵在於，具有一端以及另一端，並且具有纖芯、被覆所述纖芯的內側包層、形成有多個空孔並被覆所述內側包層的空孔層和被覆所述空孔層的外側包層，該多孔光纖設置有將所述空孔沿光纖的長度方向坍縮規定長度的坍縮區域。根據這樣的多孔光纖，在輸入到纖芯的光、從纖芯輸出的光的一部分作為洩漏光，向內側包層洩漏的情況下，由於內側包層被空孔層被覆，因此洩漏光也被封閉於內側包層中，在內側包層中傳播。因此，能夠防止在非意圖的位置，洩漏光從多孔光纖輻射。因此，在多孔光纖被被覆層被覆的情況下，也能夠防止燒壞該被覆層。而且，在坍縮區域中，空孔層的空孔被坍縮，因此洩漏光從內側包層經由空孔層向外側包層傳播，來向多孔光纖的外部輻射。因此，通過在希望的位置設置坍縮區域，能夠在希望的位置輻射在內側包層中傳播的洩漏光。另外，在上述多孔光纖中，優選所述空孔在所述坍縮區域中按照直徑變細的方式坍縮。
輸入到內側包層的洩漏光包含數值孔徑(NA)高的成分到NA低的成分。於是，根據這樣的多孔光纖，通過變細空孔的直徑，能夠調整空孔層的平均折射率，因此能夠調整在坍縮區域中能夠在內側包層中傳播的光的NA。因此，能夠在坍縮區域中輻射超過能夠在內側包層中傳播的光的NA的洩漏光的成分。這樣，能夠調整洩漏光的輻射量。或者，在上述多孔光纖中，優選所述空孔在所述坍縮區域中被完全坍縮。根據這樣的多孔光纖，在坍縮區域中空孔被完全坍縮，因此能夠使洩漏光的輻射量為最大限度。另外，優選在上述多孔光纖中的所述坍縮區域中，所述空孔按照直徑沿著從所述一端向所述另一端的方向逐漸變小的方式坍縮。根據這樣的多孔光纖,在坍縮區域中，沿著從多孔光纖的一端朝向另一端的方向，空孔層的平均折射率逐漸地變大，能夠在內側包層中傳播的光的NA逐漸變小。因此，從一端朝向另一端在內側包層中傳播的洩漏光在坍縮區域中，隨著空孔層的平均折射率變大， 從NA大的洩漏光的成分到NA小的洩漏光的成分，按順序逐漸被輻射。因此，能夠使被輻射的洩漏光不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。或者，在上述多孔光纖中的所述坍縮區域中，也優選所述空孔按照直徑沿著從所述一端朝向所述另一端的方向分級地變小的方式坍縮。根據這樣的多孔光纖,在坍縮區域中，沿著從多孔光纖的一端朝向另一端的方向，空孔層的平均折射率分級地變大，能夠在內側包層中傳播的光的NA分級地變小。因此，從一端朝向另一端在內側包層中傳播的洩漏光在坍縮區域中，隨著空孔層的平均折射率變大，從NA大的洩漏光的成分到NA小的洩漏光的成分，按順序分級地被輻射。因此，在這樣的多孔光纖中，能夠使被福射的洩漏光也不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。進而，在上述多孔光纖中，更優選所述空孔中的與直徑最小的部分相鄰的部分被完全坍縮。根據這樣的多孔光纖，在坍縮區域中，空孔按照直徑逐漸或分級地變小的方式坍縮，最後被完全坍縮。因此，能夠輻射在空孔未被完全坍縮的部分中未被輻射的洩漏光。另外，在上述多孔光纖中，優選特徵在於，所述坍縮區域設置有多個，所述空孔按照直徑從與所述一端最近的所述坍縮區域向與所述另一端最近的所述坍縮區域分級地變小的方式坍縮。 根據這樣的多孔光纖，在多個坍縮區域中，按照從多孔光纖的一端向另一端的順序，坍縮區域中的空孔層的平均折射率分級地變大。因此，按各個坍縮區域能夠在內側包層中傳播的光的NA分級地變小。因此，從一端向另一端在內側包層中傳播的洩漏光在各個坍縮區域中，從NA大的洩漏光的成分起按順序分級地被輻射。因此，根據這樣的多孔光纖，由於洩漏光從各個坍縮區域分級地被分開來被輸出，因此能夠使被輻射的洩漏光不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。進而，在上述多孔光纖中，優選在與所述另一端最近的所述坍縮區域中，所述空孔被完全坍縮。根據這樣的多孔光纖，能夠輻射在空孔未被完全坍縮的坍縮區域中未被輻射的洩漏光。另外，優選在上述多孔光纖中，所述坍縮區域設置有多個，多個所述坍縮區域從與所述一端最近的所述坍縮區域向與所述另一端最近的坍縮區域而分級地變長。根據這樣的多孔光纖，在各個坍縮區域中，按照從多孔光纖的一端朝向另一端的順序，洩漏光易於被輻射。因此，從一端向另一端在內側包層中傳播的洩漏光在各個坍縮區域中，分級地被輻射。因此，根據這樣的多孔光纖，洩漏光從各個坍縮區域分級地被分開來輸出，因此能夠使被福射的洩漏光不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。另外，優選在上述多孔光纖中，所述一端是向所述纖芯輸入光的輸入端。根據這樣的多孔光纖，有時當從多孔光纖的一端輸入光時，輸入的光的一部分從纖芯漏出，作為洩漏光，從多孔光纖的一端向另一端在包層中傳播。然而，在這樣的情況下，在坍縮區域中也能夠輸出洩漏光。尤其，在為從一端向另一端傳播的洩漏光逐漸被輻射、或者分級地被輻射的構成的情況下，能夠使被輻射的洩漏光不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。或者，優選在上述多孔光纖中，所述一端為從所述纖芯輸出光的輸出端。 根據這樣的多孔光纖，有時當從多孔光纖的一端輸出光時，輸出的光的一部分被反射，反射後的光作為洩漏光，從多孔光纖的一端向另一端在包層中傳播。然而，在這樣的情況下，在坍縮區域中也能夠輸出洩漏光。尤其，當為從一端向另一端傳播的洩漏光逐漸被輻射，或者分級地被輻射構成的情況下，能夠使被輻射的洩漏光不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。另外，優選在上述多孔光纖中的所述坍縮區域中，所述外側包層的至少I部分被折射率在所述外側包層的折射率以上的光輻射部件被覆。根據這樣的多孔光纖，洩漏光易於從外側包層向光輻射部件傳播，能夠效率更好地輻射洩漏光。進而，更優選在上述多孔光纖中，所述光輻射部件與熱轉換部件連。根據這樣的多孔光纖，能夠使傳播到光輻射部件的洩漏光被熱轉換部件吸收而轉換為熱，因此能夠抑制洩漏光浪費地向空間輻射。另外，本發明的雷射器裝置的特徵在於，具備上述的多孔光纖，利用所述多孔光纖來傳播輸出光。根據這樣的雷射器裝置，能夠利用多孔光纖來傳播輸出光，並且在產生洩漏光，該洩漏光在多孔光纖的包層中傳播的情況下，也能夠在希望的位置輻射洩漏光。進而，優選在上述雷射器裝置中，還具備光纖，該光纖具有纖芯以及包層，並且與所述多孔光纖端面連接，向所述多孔光纖的所述纖芯輸入所述輸出光，所述包層的外徑小於或等於所述內側包層的外徑。根據這樣的雷射器裝置，在與多孔光纖連接的光纖中，即使產生不需要的洩漏光，並且該洩漏光從光纖的包層被輸出的情況下，也能夠易於將洩漏光封閉於多孔光纖的內側包層。另外，能夠抑制當進行端面連接時，多孔光纖的空孔作為根源而形成泡。發明效果如上所述，根據本發明，可以提供能夠在希望的位置，輻射在包層中傳播的洩漏光的多孔光纖以及使用其的雷射器裝置。


圖I是表示本發明的第I實施方式的雷射器裝置的圖。圖2是表示圖I的放大用光纖的與長度方向垂直的剖面的樣子的圖。圖3是表示圖I的多孔光纖的與長度方向垂直的剖面的樣子的圖。圖4是表示放大用光纖與多孔光纖的連接的樣子的圖。圖5是表示圖I的多孔光纖的沿著長度方向的坍縮區域的剖面的樣子的圖。圖6是表示本發明的第2實施方式的雷射器裝置的多孔光纖的沿著長度方向的坍縮區域的剖面的樣子的圖。圖7是表示本發明的第3實施方式的雷射器裝置的多孔光纖的沿著長度方向的坍縮區域的剖面的樣子的圖。圖8是表示本發明的第4實施方式的雷射器裝置的多孔光纖的沿著長度方向的坍 縮區域的剖面的樣子的圖。圖9是表示本發明的第5實施方式的雷射器裝置的多孔光纖的沿著長度方向的坍縮區域的剖面的樣子的圖。圖10是表示本發明的第6實施方式的雷射器裝置的多孔光纖的沿著長度方向的坍縮區域的剖面的樣子的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的多孔光纖以及使用其的雷射器裝置的優選的實施方式詳細地進行說明。(第I實施方式)圖I是表示本發明的第I實施方式的雷射器裝置的圖。如圖I所示，雷射器裝置I是光纖雷射器裝置，具備下述主要構成，即輸出種子光的種子光源10、輸出激勵光的激勵光源20、被輸入種子光與激勵光的放大用光纖30、連接種子光源10以及激勵光源20和放大用光纖30的光纖合束器40和作為一端與放大用光纖30連接的傳輸光纖的多孔光纖50。種子光源10例如由雷射二極體所構成的雷射源、法布裡珀羅型、光纖環型的光纖雷射器裝置構成。從該種子光源10輸出的種子光沒有特別限制，例如，為波長1070nm的雷射。另外，種子光源10與由纖芯以及被覆纖芯的包層構成的種子光傳播用光纖15連接，從種子光源10輸出的種子光在種子光傳播用光纖15的纖芯中傳播。作為種子光傳播用光纖15，例如，可以舉出單模光纖，該情況下，種子光在種子光傳播用光纖15中作為單模光傳播。激勵光源20由多個雷射二極體21構成，如上述那樣，在種子光的波長為1070nm的情況下，例如，輸出波長為915nm的激勵光。另外，激勵光源20的各個雷射二極體21與激勵光傳播用光纖22連接，從雷射二極體21輸出的激勵光在激勵光傳播用光纖22中傳播。作為激勵光傳播用光纖22，例如，可以舉出多模光纖，該情況下，激勵光在激勵光傳播用光纖22中作為多模光傳播。圖2是表示放大用光纖30的與長度方向垂直的剖面的構造的圖。如圖2所示，放大用光纖30由纖芯31、被覆纖芯31的包層32、被覆包層32的樹脂包層33和被覆樹脂包層33的被覆層34構成。包層32的折射率比纖芯31的折射率低，樹脂包層33的折射率比包層32的折射率更低。纖芯31的直徑例如為15 μ m，包層32的外徑例如為400 μ m。作為這樣的構成纖芯31的材料，例如可以舉出添加了使折射率上升的鍺等元素、以及被從激勵光源20輸出的激勵光激勵的鐿(Yb)等活性元素而成的石英。作為這樣的活性元素，可以舉出稀土類元素，作為稀土類元素，除上述Yb之外，還可以舉出銩(Tm)、鈰(Ce)、釹(Nd)、銪(Eu)等。此外，作為活性元素，除稀土類元素之外，還可以舉出鉍(Bi)、鉻(Cr)等。另外，作為構成包層32的材料，例如可以舉出未添加任何摻雜劑的純石英。另外，作為構成樹脂包層33的材料，例如可以舉出紫外線固化樹脂，作為構成被覆層34的材料，例如可以舉出與構成樹脂包層33的樹脂不同的紫外線固化樹脂。
光纖合束器40將種子光傳播用光纖15以及各個激勵光傳播用光纖22與放大用光纖30連接。具體而言，在光纖合束器40中，種子光傳播用光纖15的纖芯與放大用光纖30的纖芯31端面連接。此外，在光纖合束器40中，各個激勵光傳播用光纖22的纖芯在放大用光纖30的一端與包層32端面連接。這樣，從種子光源10輸出的種子光被輸入到放大用光纖30的纖芯31中，從激勵光源20輸出的激勵光被輸入到放大用光纖30的包層32。圖3是表示圖I的多孔光纖50的與長度方向垂直的剖面的樣子的圖。如圖3所不，多孔光纖50由纖芯51、被覆纖芯51的內側包層52、被覆內側包層52的空孔層53、被覆空孔層53的外側包層54和被覆外側包層54的被覆層55構成。纖芯31的直徑例如為15 μ m,內側包層52的外徑例如為400 μ m。另外，空孔層53按照被覆內側包層52的方式形成多個空孔56，在各個空孔56之間，形成有肋57。各個空孔56的直徑例如為6. 8 μ m，空孔56的間隔(肋57的寬度)例如在最短部分為I. 2 μ m。而且，內側包層52、肋57、外側包層54均由折射率比纖芯51低的相同材料構成。作為這樣的構成纖芯51的材料，例如，可以舉出添加了使折射率上升的鍺等元素而成的石英，作為構成內側包層52、肋57、外側包層54的材料，例如可以舉出未添加任何摻雜劑的純石英。另外，作為構成被覆層55的材料，例如可以舉出紫外線固化樹脂。如圖I所示，該多孔光纖50的一端58如上述那樣，與放大用光纖30連接，另一端59什麼也不連接，為自由端。圖4是表示這樣的放大用光纖30與多孔光纖50的連接的樣子的圖。其中，為了便於理解，在圖4中，構成放大用光纖30以及多孔光纖50的各部分的比例尺與圖2、圖3不同。如圖4所示，在多孔光纖50的一端58附近，被覆層55被剝離。另夕卜，在放大用光纖30的另一端39附近，樹脂包層33以及被覆層34被剝離。而且，多孔光纖50的一端58與放大用光纖30的另一端39端面連接，多孔光纖50的纖芯51與放大用光纖30的纖芯31連接，多孔光纖50的內側包層52與放大用光纖30的包層32連接。其中，如本實施方式那樣，在向多孔光纖50輸入輸出光的放大用光纖30與多孔光纖50端面連接的情況下，優選放大用光纖30的包層32的外徑小於或等於多孔光纖50的內側包層52的外徑。由於形成這樣的構成，能夠抑制當放大用光纖30與多孔光纖50端面連接時，多孔光纖的空孔為根源而形成泡。另外，在多孔光纖50中，如圖I所示那樣形成坍縮區域60。圖5是表示圖I的多孔光纖的沿長度方向的坍縮區域的剖面的樣子的圖。其中，為了便於理解，在圖5中，構成多孔光纖50的各部分的比例尺與圖3不同，並省略了放大用光纖30。如圖5所示，在坍縮區域60以及其周邊的區域，被覆層55被剝離。而且，在坍縮區域60中，各個空孔56按照直徑變細的方式坍縮，在各個空孔56之間形成的肋57的寬度變大。因此，在坍縮區域60中，空孔層53的平均折射率變大，與多孔光纖50的其他的區域相比，能夠在內側包層52中傳播的光的NA變小。因此，即使是在多孔光纖50的坍縮區域以外能夠在內側包層52中傳播的光，一部分光在坍縮區域60內也不能在內側包層52中傳播，而經由空孔層53向外側包層54傳播。其中，坍縮區域60中的空孔56的直徑例如為坍縮區域60以外的空孔56的直徑的O 80%，尤其為內側包層52的NA小於或等於纖芯51的NA那樣的直徑，由於從放大用光纖30的纖芯31向傳輸光纖50的內側包層52漏出的光的NA比纖芯51的NA大的情況較多，所以用所需最低限度的工時就可以得到足夠的效果，因而優選。另外，坍縮區域60的長度例如為100mm。這樣的坍縮區域能夠通過剝離多孔光纖50的被覆層55，加熱剝離了被覆層55的 區域的至少一部分來使空孔56坍縮而設置。這時，通過控制加熱溫度以及加熱時間，能夠調整空孔的坍縮方式。對於這樣的加熱，能夠使用C02雷射器、氫氧焰、放電加工。另外，坍縮區域60中的外側包層54的外周面的至少一部分被光輻射部件61被覆，光輻射部件61與熱轉換部件62連接。光輻射部件61由折射率在外側包層54的折射率以上的材料構成。作為這樣的材料，例如可以舉出高折射率的矽樹脂等。另外，熱轉換部件62隻要是將光轉換為熱的部件，就沒有特別的限定，但優選為放熱性優良的部件，例如由不鏽鋼等金屬構成。接下來，對雷射器裝置I的動作進行說明。首先，從種子光源10輸出種子光，並且從激勵光源20輸出激勵光。這時，從種子光源10輸出的種子光如上所述例如波長為1080nm。從種子光源10輸出的種子光在種子光傳播用光纖15的纖芯中傳播，並輸入到光纖合束器40。另一方面，從激勵光源20的各個雷射二極體21輸出的激勵光如上所述例如波長為915nm。從各個雷射二極體21輸出的激勵光在激勵光傳播用光纖22中傳播，並輸入到光纖合束器40。這樣輸入到光纖合束器40的種子光向放大用光纖30的纖芯31輸入,在纖芯31中傳播。另一方面，輸入到光纖合束器40的激勵光向放大用光纖30的包層32輸入，主要在包層32中傳播。而且，當激勵光通過纖芯31時，被添加到纖芯31的活性元素吸收，來激勵活性元素。被激勵後的活性元素發生受激輻射，由於該受激輻射，種子光被放大，作為輸出光從放大用光纖30的另一端39被輸出。而且,從放大用光纖30的纖芯31輸出的輸出光輸入到多孔光纖50的纖芯51,在纖芯51中傳播,從多孔光纖50的另一端59被輸出。這時，在放大用光纖30與多孔光纖50的連接部分，有時由於纖芯彼此的軸偏差、纖芯彼此的角度的不匹配、纖芯彼此的模場的不同等，從放大用光纖30輸出的輸出光的一部分作為洩漏光輸入到多孔光纖50的內側包層52。該情況下，由於空孔層53被覆內側包層52，因此輸入到內側包層52的洩漏光被封閉在內側包層52中來傳播。然後，在內側包層52中傳播的洩漏光到達坍縮區域60。然而，輸入到內側包層52的洩漏光包含NA高的成分乃至NA低的成分。但是，如上所述，坍縮區域60中的內側包層52與坍縮區域60以外的內側包層52相比，能夠傳播的光的NA小，因此洩漏光中的、超過能夠在內側包層52中傳播的光的NA的成分經由空孔層53，向外側包層54傳播。而且，傳播到外側包層54的洩漏光被光輻射部件61輻射，通過熱轉換部件62轉換為熱而消失。如以上說明的那樣，根據本實施方式的雷射器裝置1，在多孔光纖50中，輸入到纖芯51的輸出光的一部分作為洩漏光向內側包層52洩漏的情況下,也由於內側包層52被空孔層53被覆，因此洩漏光被封閉於內側包層52，在內側包層52中傳播。因此，能夠防止在使用者非意圖的位置，洩漏光從多孔光纖50輻射。因此，在多孔光纖50被被覆層55被覆的情況下，也能夠防止燒壞該被覆層55。而且，在坍縮區域60中，空孔層53的空孔56被坍縮，因此洩漏光從內側包層52經由空孔層53向外側包層54傳播，向多孔光纖50的外部輻射。因此，通過將坍縮區域60設置於希望的位置，能夠在希望的位置，輻射在內側包層52中傳播的洩漏光。另外，空孔56在坍縮區域60中，按照直徑變細的方式坍縮，因此通過變細空孔56的直徑，能夠自由地調整空孔層53的平均折射率。因此，根據這樣的多孔光纖50，能夠調整 在坍縮區域60中能夠在內側包層52中傳播的光的NA，因此能夠輻射在坍縮區域60中超過能夠在內側包層52中傳播的光的NA的洩漏光的成分。這樣，能夠調整洩漏光的輻射量。另外，通過在坍縮區域60中設置光輻射部件61，能夠易於從外側包層54向光輻射部件61傳播洩漏光，能夠效率更好地輻射洩漏光，通過使熱轉換部件62與光輻射部件61連接，能夠使傳播到光輻射部件61的洩漏光被熱轉換部件62吸收而轉換為熱，因此能夠抑制洩漏光浪費地向空間輻射。另外，在本實施方式中，與多孔光纖50的一端端面連接的放大用光纖30的包層32的外徑小於或等於多孔光纖50的內側包層52的外徑，因此能夠易於將洩漏光封閉於多孔光纖50的內側包層52。另外，在本實施方式中，輸入到放大用光纖30的激勵光的一部分未被放大用光纖30吸收，而在包層32中傳播，從放大用光纖30的另一端39輸出的情況下，也能夠使該輸出的激勵光輸入到多孔光纖50的內側包層52。該情況下，輸入到內側包層52的激勵光與洩漏光一併在內側包層52中傳播，被從坍縮區域60輻射。而且，在本實施方式中，如上述那樣，與多孔光纖50的一端端面連接的放大用光纖30的包層32的外徑小於或等於多孔光纖50的內側包層52的外徑，因此能夠使從放大用光纖30輸出的激勵光效率良好地輸入到多孔光纖50的內側包層52。(第2實施方式)接下來，參照圖6對本發明的第2實施方式詳細地進行說明。其中，對於與第I實施方式同樣或者同等的構成要素，標註同一附圖標記，除特別說明的情況外，省略重複的說明。圖6是表示本發明的第2實施方式的雷射器裝置的多孔光纖50的沿長度方向的坍縮區域60的剖面的樣子的圖。其中，為了便於理解，在圖6中，構成多孔光纖50的各部分的比例尺也與圖3不同，並省略了放大用光纖30。如圖6所示，本實施方式的雷射器裝置在設置於多孔光纖50的坍縮區域60中，空孔56被完全坍縮的方面，與第I實施方式的雷射器裝置I不同。因此，在空孔56被完全坍縮的部分，圖I所示的肋57完全連接。根據本實施方式的雷射器裝置I，在多孔光纖50的坍縮區域60中，空孔56被完全坍縮，因此不存在將洩漏光封閉於內側包層的構造，能夠使洩漏光的輻射量為最大限度。
(第3實施方式)接下來，參照圖7對本發明的第3實施方式詳細地進行說明。其中，對於與第I實施方式同樣或者同等的構成要素，標註同一附圖標記，除特別說明的情況外，省略重複的說明。圖7是表示本發明的第3實施方式的雷射器裝置的多孔光纖50的沿長度方向的坍縮區域60的剖面的樣子的圖。其中，為了便於理解，在圖7中，構成多孔光纖50的各部分的比例尺也與圖3不同，並省略了放大用光纖30。如圖7所示，本實施方式的雷射器裝置在設置於多孔光纖50中的坍縮區域60中，空孔56按照直徑沿著從多孔光纖50的一端58向另一端59的方向逐漸變小的方式被坍縮的方面，與第I實施方式的雷射器裝置I不同。即，在坍縮區域60中，使形成空孔56的內壁相對於多孔光纖50的長度方向傾斜，空孔56的直徑逐漸變小。因此，在坍縮區域60中，圖3的肋57的寬度沿著從多孔光纖50的一端58向另一端59的方向逐漸變大，因而空孔層53的平均折射率逐漸變大。因此，在坍縮區域60中，能夠在內側包層52中傳播的光的NA沿著從多孔光纖50的一端58向另一端59的方向逐漸變小。而且，在與空孔56中的直徑最小的部分相鄰的部分，空孔56被完全坍縮。 根據本實施方式的雷射器裝置，從多孔光纖50的一端58向另一端59在內側包層52中傳播的洩漏光在坍縮區域60中，隨著空孔層53的平均折射率逐漸變大，按順序從NA大的洩漏光的成分到NA小的洩漏光的成分逐漸被輻射。因此，能夠使被輻射的洩漏光不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。(第4實施方式)接下來，參照圖8，對本發明的第4實施方式詳細地進行說明。其中，對於與第I實施方式同樣或者同等的構成要素，標註同一附圖標記，除特別說明的情況外，省略重複的說明。圖8是表示本發明的第4實施方式的雷射器裝置的多孔光纖的沿長度方向的坍縮區域的剖面的樣子的圖。其中，為了便於理解，在圖8中，構成多孔光纖50的各部分的比例尺也與圖3不同，並省略了放大用光纖30。如圖8所示，本實施方式的雷射器裝置在設置於多孔光纖50的坍縮區域60中，空孔56按照直徑沿著從多孔光纖50的一端58向另一端59的方向分級地變小的方式被坍縮的方面，與第I實施方式的雷射器裝置I不同。即，在坍縮區域60中，圖3的肋57的寬度沿著從多孔光纖50的一端58向另一端59的方向分級地變大，空孔層53的平均折射率分級地變大。因此，在坍縮區域60中，能夠在內側包層52中傳播的光的NA沿著從多孔光纖50的一端58向另一端59的方向分級地變小。而且，在與空孔56中的直徑最小的部分相鄰的部分，空孔56被完全坍縮。根據本實施方式的雷射器裝置，從多孔光纖50的一端58向另一端59在內側包層52中傳播的洩漏光在坍縮區域60中，隨著空孔層53的平均折射率分級地變大，按順序從NA大的洩漏光的成分到NA小的洩漏光的成分分級地被輻射。因此，能夠使被輻射的洩漏光不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。(第5實施方式)接下來，參照圖9，對本發明的第5實施方式詳細地進行說明。其中，對於與第I實施方式同樣或者同等的構成要素，標註同一附圖標記，除特別說明的情況外，省略重複的說明。圖9是表示本發明的第5實施方式的雷射器裝置的多孔光纖的沿長度方向的坍縮區域的剖面的樣子的圖。其中，為了便於理解，在圖9中，構成多孔光纖50的各部分的比例尺也與圖3不同，並省略了放大用光纖30。如圖9所示，對本實施方式的雷射器裝置來說，在多孔光纖50中設置多個坍縮區域60a 60d,空孔56按照直徑從與多孔光纖50的一端58最近的坍縮區域60a向與另一端59最近的坍縮區域60d分級地變小的方式被坍縮的方面，與第I實施方式的雷射器裝置I不同。而且，在與多孔光纖50的另一端59最近的坍縮區域60d中，空孔56被完全坍縮。即，各個坍縮區域60a 60d中的肋57的寬度從坍縮區域60a向坍縮區域60d分級地變大，空孔層53的平均折射率分級地變大。因此，在各個坍縮區域60a 60d中，能夠在內側包層52中傳播的光的NA從坍縮區域60a向坍縮區域60d分級地變小。其中，在本實施方式中，各個坍縮區域60a 60d為相互相同的長度。而且，在各個坍縮區域60a 60d中，與第I實施方式的坍縮區域60相同，外側包層54的外周面的至少一部被光輻射部件61被覆，光輻射部件61與熱轉換部件62連接。
根據本實施方式中的雷射器裝置，沿著從多孔光纖50的一端58向另一端59的坍縮區域60a 60d，從NA大的洩漏光的成分起按順序易被輻射。因此，從多孔光纖50的一端58向另一端59在內側包層52中傳播的洩漏光在各個坍縮區域60a 60d中，分級地被輻射。因此，根據這樣的多孔光纖50，洩漏光從各個坍縮區域60a 60d分級地被分開來輸出，因此能夠使被輻射的洩漏光不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。進而，在與另一端最近的坍縮區域60d中，空孔56被完全坍縮，因此能夠輻射在空孔56未被完全坍縮的坍縮區域60a 60c中未被輻射的洩漏光。(第6實施方式)接下來，參照圖10對本發明的第6實施方式詳細地進行說明。其中，對於與第I實施方式同樣或者同等的構成要素，標註同一附圖標記，除特別說明的情況外，省略了重複的說明。圖10是表示本發明的第6實施方式的雷射器裝置的沿多孔光纖的長度方向的坍縮區域的剖面的樣子的圖。其中，為了便於理解，在圖10中，構成多孔光纖50的各部分的比例尺也與圖3不同，並省略了放大用光纖30。如圖10所示，本實施方式的雷射器裝置在多孔光纖50中設置有多個坍縮區域60a 60d,多個所述坍縮區域60a 60d從與多孔光纖50的一端58最近的坍縮區域60a向與另一端59最近的坍縮區域60d分級地變長的方面，與第I實施方式的雷射器裝置I不同。其中，在本實施方式中，在各個坍縮區域60a 60d中，空孔56按照直徑為相同大小的方式被坍縮。而且，在各個坍縮區域60a 60d中，與第I實施方式的坍縮區域60同樣，外側包層54的外周面的至少一部分被光輻射部件61被覆，光輻射部件61與熱轉換部件62連接。根據本實施方式的雷射器裝置，在多孔光纖50的多個坍縮區域60a 60d中，按照從多孔光纖50的一端58向另一端59的順序,洩漏光易被福射。因此，在內側包層52中從一端58向另一端59傳播的洩漏光在各個坍縮區域60a 60d中，分級地輻射。因此，根據這樣的多孔光纖50，洩漏光從各個坍縮區域60a 60d分級地被分開來輸出，因此能夠使被福射的洩漏光不在局部集中，而在光纖的長度方向上分散。以上，以第I 第6實施方式為例對本發明進行了說明，但本發明不限於此。例如,在第I實施方式 第6實施方式中，以光纖雷射器裝置為例說明了雷射器裝置，但本發明不限於此，例如，作為固體雷射器裝置的傳輸光纖，也可以為連接多孔光纖50的構成。另外，在第I實施方式 第6實施方式中，說明了將多孔光纖50作為輸出光的傳輸光纖使用的雷射器裝置，但多孔光纖50也能夠應用於輸出光的傳輸光纖以外，尤其優選應用於傳播功率大的光的光纖。另外，在第I 第6實施方式中，使多孔光纖的一端58為輸出光的輸入端，使另一端59為輸出光的輸出端。但是，本發明不限於此，也可以使多孔光纖的另一端59為輸出光的輸入端，使一端58為輸出光的輸出端。該情況下，當輸出光在一端58被輸出時,一部分的輸出光由於端面的反射，作為洩漏光在內側包層52中從一端58向另一端59傳播的情況下，也能夠在坍縮區域中福射該洩漏光。尤其，在第3 第6實施方式中,在一端58為輸出光的輸出端的情況下，當輸出光的反射光作為洩漏光在內側包層52中傳播時，能夠逐漸或者分級地輻射該洩漏光，因而優選。另外,在第I 第6實施方式中，不一定需要被覆層55,進而,也不一定需要光福射部件61、熱轉換部件62。該情況下，在坍縮區域中，從內側包層向外側包層傳播的洩漏光的 至少一部分也從坍縮區域向多孔光纖外輻射。另外，在第2、第3實施方式中，在與空孔56中的直徑最小的部分相鄰的部分，為空孔56被完全坍縮的構成，但不一定需要空孔56被完全坍縮的部分。同樣地，在第5實施方式中，在坍縮區域60d中，空孔56的直徑只要比坍縮區域60c中的空孔56的直徑小，就不需要被完全坍縮。另外，在第5實施方式中，也可以如第6實施方式那樣，分級地變長坍縮區域60a 60d的長度。另外，在第6實施方式中，也可以如第2實施方式那樣，將各個坍縮區域60a 60d的構成形成為空孔56被完全坍縮的構成，也可以如第3實施方式那樣，形成為空孔56逐漸地被坍縮的構成，也可以如第4實施方式那樣，形成為空孔56被分級地坍縮的構成。另外，在上述實施方式中，與多孔光纖50的一端58連接的放大用光纖30的包層32的外徑小於或等於多孔光纖50的內側包層52,但本發明不限於此,與多孔光纖50連接的光纖的包層的外徑也可以比多孔光纖50的內側包層52的外徑大。實施例以下，舉出實施例以及比較例來更具體地說明本發明的內容，但本發明不限於此。(實施例I)準備圖3所示的多孔光纖。該多孔光纖的纖芯的直徑為15 μ m，內側包層的外徑約為400 μ m,空孔層中形成157個6. 8 μ m的空孔，外側包層的外徑為500 μ m,外側包層被被覆層被覆。另外，準備用於輸出輸出光的雙包層光纖。該雙包層光纖的纖芯具有與多孔光纖相同的直徑，包層的外徑為400 μ m，該包層由樹脂包層被覆，進而，該樹脂包層由被覆層被覆。接下來，剝離多孔光纖的一端部附近的被覆層，並且剝離雙包層光纖的輸出端附近的被覆層。而且，按照多孔光纖與雙包層光纖的纖芯稱合的方式，來端面連接多孔光纖的一端部與雙包層光纖的輸出端。接下來，在距離多孔光纖的一端部50cm的位置，僅在I處剝離長度IlOmm的被覆層。而且，在剝離了被覆層的區域，遍布長度100mm，使用CO2雷射器，來加熱多孔光纖直至空孔消失，從而設置了坍縮區域。而且，用高折射率的矽樹脂被覆坍縮區域的外側包層，使用該矽樹脂，使外側包層粘接固定於切出V槽、與散熱部件連接的不鏽鋼。這樣，使矽樹脂為光輻射部件，使不鏽鋼為熱轉換部件。接下來，按照從雙包層光纖與多孔光纖的連接部產生50W的洩漏光的方式從雙包層光纖的輸出端輸出輸出光。這時，多孔光纖的被覆層的溫度約為60°C。(實施例2)準備與實施例I同樣的多孔光纖以及雙包層光纖，與實施例I同樣地連接多孔光纖與雙包層光纖。接下來，在距離多孔光纖的一端部50cm的位置，剝離10處多孔光纖的被覆層。剝離的長度為分別與實施例I相同的長度，剝離的間隔為5cm。而且，在各個被覆層被剝離後的區域，通過與實施例I同樣的方法，設置了與實施例I相同的長度的坍縮區域。但是，當 設置各個坍縮區域時，調整多孔光纖的加熱，從與多孔光纖的一端部最近的(與和雙包層光纖的連接部最近)坍縮區域向與另一端部最近的坍縮區域，加強空孔的坍縮方式，以使空孔的直徑分級地變小。而且，在各個坍縮區域中，與實施例I同樣，用與熱轉換部件連接的光輻射部件被覆外側包層。接下來，按照從雙包層光纖與多孔光纖的連接部產生50W的洩漏光的方式從雙包層光纖輸出輸出光。這時，多孔光纖的被覆層的溫度約為60°C。(實施例3)準備與實施例I同樣的多孔光纖以及雙包層光纖，與實施例I同樣地連接多孔光纖與雙包層光纖。與實施例2同樣，剝離了 10處被覆層。而且，在各個被覆層被剝離後的區域，通過與實施例I同樣的方法，與實施例I同樣地加熱多孔光纖直至空孔被完全坍縮，來設置了坍縮區域。但是，各個坍縮區域的長度從與多孔光纖的一端部最近的坍縮區域按順序為10_、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm。而且,在各個對縮區域中，與實施例I同樣，用與熱轉換部件連接的光輻射部件被覆外側包層接下來，按照從雙包層光纖與多孔光纖的連接部產生50W的洩漏光的方式從雙包層光纖輸出輸出光。這時，多孔光纖的被覆層的溫度約為60°C。(實施例4)準備被從一端部輸入種子光的放大用光纖。該放大用光纖的纖芯的直徑為15 μ m,包層的直徑為400 μ m，包層被樹脂包層被覆，樹脂包層被被覆層被覆。另外，準備纖芯的直徑為15 μ m、內側包層的外徑約為80 μ m、空孔層中形成31個6. 9 μ m的空孔、外側包層的外徑為140 μ m的多孔光纖。進而，準備6根纖芯的直徑為105 μ m的作為激勵光傳播用光纖的多模光纖。接下來，剝離放大用光纖的另一端部(輸出端)附近的被覆層，並且剝離多孔光纖的一端部附近的被覆層。而且，按照多孔光纖的纖芯與放大用光纖的纖芯耦合的方式，端面連接多孔光纖的一端部與放大用光纖的輸出端，並且在多孔光纖的周邊配置6根多模光纖，按照多模光纖的纖芯與放大用光纖的包層耦合的方式，端面連接多模光纖的一端部與放大用光纖的輸出端。
這樣，製作出由放大用光纖輸出的輸出光被輸入到多孔光纖，從放大用光纖的輸出端側輸入激勵光的後方激勵型的光纖雷射器裝置。接下來，在距離多孔光纖的一端部50cm的位置，與實施例I同樣地剝離I處被覆層。而且，在被覆層被剝離後的區域，通過與實施例I同樣的方法，設置與實施例I相同長度的坍縮區域。但是，當設置坍縮區域時，調整多孔光纖的加熱，從坍縮區域中的與多孔光纖的一端部最近的(與和放大用光纖的連接部最近)部分向與另一端部最近的部分，逐漸加強空孔的坍縮方式，以使空孔的直徑逐漸變小。而且，在坍縮區域的與另一端部最近的部分中，空孔被完全坍縮。而且，在坍縮區域中，與實施例I同樣，用與熱轉換部件連接的光輻射部件被覆外側包層。然後，從放大用光纖的一端部輸入種子光，並且向各個多模光纖輸入激勵光，從放大用光纖輸出種子光被放大後的輸出光。這時，調整激勵光的強度，按照從放大用光纖與多 孔光纖的連接部產生50W的洩漏光的方式從放大用光纖輸出輸出光。這時，多孔光纖的被覆層的溫度約為60°C。以上，在實施例I 4中，確認了任意的多孔光纖的被覆層的溫度都不過剩地上升。由此，可以認為在包層中傳播的洩漏光幾乎未被被覆層吸收，而從設置於希望的位置的坍縮區域輻射。產業上的可利用性根據本發明，可以提供能夠在希望的位置輻射在包層中傳播的洩漏光的多孔光纖以及使用其的雷射器裝置。附圖標記的說明I雷射器裝置；10種子光源；15種子光傳播用光纖；20激勵光源；21雷射二極體；22激勵光傳播用光纖；30放大用光纖；31纖芯；32包層；33樹脂包層；34被覆層；40光纖合束器；50多孔光纖；51纖芯；52內側包層；53空孔層；54夕卜側包層；55被覆層；56空孔；57肋；60、60a、60b、60c、60d坍縮區域；61光輻射部件；62熱轉換部件。
權利要求
1.一種多孔光纖,其特徵在於， 具有一端以及另一端，並且具有纖芯、被覆所述纖芯的內側包層、形成有多個空孔並被覆所述內側包層的空孔層和被覆所述空孔層的外側包層， 該多孔光纖設置有將所述空孔沿光纖的長度方向坍縮規定長度的坍縮區域。
2.根據權利要求I所述的多孔光纖，其特徵在於， 所述空孔在所述坍縮區域中，按照直徑變細的方式坍縮。
3.根據權利要求I所述的多孔光纖，其特徵在於， 所述空孔在所述坍縮區域中包含被完全坍縮的區域。
4.根據權利要求I所述的多孔光纖，其特徵在於， 在所述坍縮區域中，所述空孔按照沿著從所述一端朝向所述另一端的方向直徑逐漸變小的方式坍縮。
5.根據權利要求I所述的多孔光纖，其特徵在於， 在所述坍縮區域中，所述空孔按照沿著從所述一端朝向所述另一端的方向直徑分級地變小的方式坍縮。
6.根據權利要求4或5所述的多孔光纖,其特徵在於， 所述空孔中的與直徑最小的部分相鄰的部分被完全坍縮。
7.根據權利要求I所述的多孔光纖，其特徵在於， 所述坍縮區域設置有多個， 所述空孔按照從與所述一端最近的所述坍縮區域向與所述另一端最近的所述坍縮區域，直徑分級地變小的方式坍縮。
8.根據權利要求7所述的多孔光纖，其特徵在於， 在與所述另一端最近的所述坍縮區域中，所述空孔被完全坍縮。
9.根據權利要求廣8中的任意一項所述的多孔光纖，其特徵在於， 所述坍縮區域設置有多個， 多個所述坍縮區域從與所述一端最近的所述坍縮區域向與所述另一端最近的坍縮區域而分級地變長。
10.根據權利要求I 9中的任意一項所述的多孔光纖，其特徵在於， 所述一端為向所述纖芯輸入光的輸入端。
11.根據權利要求I 9中的任意一項所述的多孔光纖，其特徵在於， 所述一端為從所述纖芯輸出光的輸出端。
12.根據權利要求I 11中的任一項所述的多孔光纖，其特徵在於， 在所述坍縮區域中，所述外側包層的至少一部分被折射率在所述外側包層的折射率以上的光輻射部件被覆。
13.根據權利要求12所述的多孔光纖，其特徵在於， 所述光輻射部件與熱轉換部件連接。
14.一種雷射器裝置，其特徵在於， 具備權利要求I 13中的任意一項所述的多孔光纖， 通過所述多孔光纖來傳播輸出光。
15.根據權利要求14所述的雷射器裝置，其特徵在於，所述雷射器裝置還具備光纖，該光纖具有纖芯以及包層，並且與所述多孔光纖端面連接，向 所述多孔光纖的所述纖芯輸入所述輸出光， 所述包層的外徑小於或等於所述內側包層的外徑。
全文摘要
本發明的目的在於提供能夠在希望的位置輻射在包層中傳播的洩漏光的多孔光纖以及使用其的雷射器裝置。多孔光纖(50)的特徵在於，具有一端(58)以及另一端(59)，並且具有纖芯(51)、被覆纖芯(51)的內側包層(52)、形成多個空孔並被覆內側包層的空孔層(53)和被覆空孔層(53)的外側包層(54)，該多孔光纖設置有將空孔(56)沿光纖的長度方向坍縮規定長度的坍縮區域(60)。
文檔編號G02B6/032GK102812389SQ201180014618
公開日2012年12月5日 申請日期2011年3月11日 優先權日2010年3月20日
發明者田中弘範, 姫野邦治 申請人:株式會社藤倉