[go: up one dir, main page]

WO2012118021A1 - 光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置の組立方法 - Google Patents

光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置の組立方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012118021A1
WO2012118021A1 PCT/JP2012/054805 JP2012054805W WO2012118021A1 WO 2012118021 A1 WO2012118021 A1 WO 2012118021A1 JP 2012054805 W JP2012054805 W JP 2012054805W WO 2012118021 A1 WO2012118021 A1 WO 2012118021A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
optical waveguide
optical
incident
optical fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/054805
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
修 島川
健一郎 高橋
蟹江　智彦
一昌 小西
雄一 水戸瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of WO2012118021A1 publication Critical patent/WO2012118021A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/14—Mode converters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2808—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide, a laser beam irradiation apparatus including the optical waveguide, and a method for assembling the laser beam irradiation apparatus.
  • Patent Document 1 describes a laser beam irradiation apparatus that can irradiate an object with a laser beam that is long in one direction in a beam cross section.
  • the laser beam irradiation apparatus described in this document includes an optical waveguide including a plurality of laser light sources, an optical fiber array including a plurality of optical fibers, and a core extending in a predetermined direction from the incident end toward the output end. Is provided.
  • a first end of each of a plurality of optical fibers included in the optical fiber array is optically connected to one of a plurality of laser light sources.
  • the second ends of the plurality of optical fibers are arranged one-dimensionally.
  • the optical fiber array guides light incident on the first end of the optical fiber from the laser light source and emits the light from the second end.
  • the optical waveguide includes a core extending in a predetermined direction from the incident end to the exit end, and a clad surrounding the core.
  • the width of the core is wider in the first direction than in the second direction among the first direction and the second direction orthogonal to each other in a cross section perpendicular to the predetermined direction.
  • Patent Document 1 does not describe a method for aligning an optical fiber array and an optical waveguide, and therefore does not describe a method for assembling a laser beam irradiation apparatus.
  • the following method can be considered. First, the second end of each of the plurality of optical fibers of the optical fiber array and the incident end of the optical waveguide are optically coupled to each other. Next, while changing the relative arrangement relationship between the plurality of optical fibers and the optical waveguide, the light is emitted from the exit end of the optical waveguide when light is incident on the first ends of the plurality of optical fibers. Detect the power of light. Finally, the second end of each of the plurality of optical fibers and the incident end of the optical waveguide are fixed to each other in a relative arrangement relationship in which the detected light power reaches a peak.
  • the present inventor has found that such alignment method may be difficult to precisely align.
  • the width in the second direction of the core of the optical waveguide is sufficiently larger than the core diameter of the optical fiber, it is easy to make the light emitted from the second end of the optical fiber enter the core of the optical waveguide It is.
  • the width in the second direction of the core of the optical waveguide is small (or the same as that of the core diameter of the optical fiber)
  • the light emitted from the second end of the optical fiber is used as the optical waveguide. It is not easy to enter the core of the optical fiber, and part of the light emitted from the second end of the optical fiber enters the cladding of the optical waveguide.
  • the light that is emitted from the output end of the optical waveguide and whose power is detected is not only the light that is guided and guided to the core at the input end of the optical waveguide, but also at the input end of the optical waveguide. It also includes light that has entered the cladding and has reached the second end. For this reason, precise alignment is difficult for the above alignment method.
  • the present invention has been made based on the above-mentioned knowledge and problem recognition of the present inventor, and can be suitably used in a laser beam irradiation apparatus that can be easily aligned and in such a laser beam irradiation apparatus. It is an object of the present invention to provide an optical waveguide and a method for assembling such a laser beam irradiation apparatus.
  • the optical waveguide according to the present invention is an optical waveguide that guides light incident on the incident end and emits the light from the exit end.
  • the optical waveguide extends in a predetermined direction from the incident end to the output end, and has a width in the second direction from the first direction out of the first direction and the second direction orthogonal to each other in a cross section perpendicular to the predetermined direction.
  • a wide core and a clad surrounding the core are provided.
  • a clad mode light removing unit for removing clad mode light is provided on the outer peripheral surface of the clad.
  • the core is rectangular in the cross section perpendicular to the predetermined direction, and the side of the core parallel to the second direction is longer than the side of the core parallel to the first direction.
  • the clad mode light removing portion may be a rough surface formed on the outer peripheral surface of the clad.
  • the laser beam irradiation apparatus includes (1) a plurality of laser light sources, (2) an optical fiber array, and (3) any one of the above optical waveguides.
  • the optical fiber array includes a plurality of optical fibers each having a first end and a second end, and a first end of each of the plurality of optical fibers is optically connected to any one of the plurality of laser light sources. .
  • the second ends of each of the plurality of optical fibers are one-dimensionally arranged, and the light incident on the first ends of each of the plurality of optical fibers is guided to transmit the light from the second end.
  • laser light emitted from the second end of each of the plurality of optical fibers is incident on the incident end of the optical waveguide.
  • the clad mode light removing portion of the optical waveguide may be a rough surface formed on the outer peripheral surface of the clad.
  • the laser beam irradiation apparatus may further include a light receiving unit that detects the power of light scattered from the rough surface to the outside. The light receiving portion is provided in the vicinity of the incident end on the rough surface formed on the outer peripheral surface of the clad.
  • the method of assembling a laser beam irradiation apparatus includes (1) a first step of preparing an optical fiber array and an optical waveguide, and (2) detecting the power of light emitted from the emission end of the optical waveguide. A second step, and (3) a third step of fixing the second end of each of the plurality of optical fibers and the incident end of the optical waveguide to each other.
  • a plurality of optical fibers are included, the second ends of each of the plurality of optical fibers are one-dimensionally arranged, and light incident on the first ends of the plurality of optical fibers is guided.
  • An optical fiber array that emits the light from the second end is prepared, and any one of the above optical waveguides is prepared.
  • the second step first, the second end of each of the plurality of optical fibers of the optical fiber array and the incident end of the optical waveguide are optically coupled to each other.
  • the light is emitted from the exit end of the optical waveguide when light is incident on the first ends of the plurality of optical fibers. Detect the power of light.
  • the second ends of the plurality of optical fibers and the incident end of the optical waveguide are fixed to each other in a relative arrangement relationship in which the power of the light detected in the second step reaches a peak.
  • the method of assembling a laser beam irradiation apparatus includes (1) a first step of preparing an optical fiber array and an optical waveguide, and (2) a power of light emitted from the outer peripheral surface of the cladding of the optical waveguide. A second step of detecting, and (3) a third step of fixing the second end of each of the plurality of optical fibers and the incident end of the optical waveguide to each other.
  • a plurality of optical fibers are included, the second ends of each of the plurality of optical fibers are one-dimensionally arranged, and light incident on the first ends of the plurality of optical fibers is guided.
  • An optical fiber array that emits the light from the second end is prepared, and any one of the above optical waveguides is prepared.
  • the second step first, the second end of each of the plurality of optical fibers of the optical fiber array and the incident end of the optical waveguide are optically coupled to each other.
  • the second ends of the plurality of optical fibers and the incident end of the optical waveguide are fixed to each other in a relative arrangement relationship in which the power of the light detected in the second step is the bottom.
  • the second step first, when light is incident on the first end of any one of the plurality of optical fibers, the incident end of the optical waveguide The wavelength characteristic of the light reflected by and returned to the first end of the optical fiber is obtained. Next, the distance between the second end of each of the plurality of optical fibers and the incident end of the optical waveguide may be adjusted based on this wavelength characteristic. In the method for assembling the laser beam irradiation apparatus of the present invention, in the second step, first, the wavelength characteristic is obtained for any two or more of the plurality of optical fibers. Next, the distance between the second end of each of the plurality of optical fibers and the incident end of the optical waveguide may be adjusted based on this wavelength characteristic.
  • the laser beam irradiation apparatus can be easily aligned and assembled.
  • FIG. 3 is a diagram showing the reflection characteristics of a Fabry-Perot resonator constituted by the second end of the optical fiber 31 n and the incident end 11 of the optical waveguide 10.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide 10 according to the present embodiment.
  • 1A shows an end face
  • FIG. 1B shows a cross section taken along line II of FIG. 1A.
  • the optical waveguide body 10 of the present embodiment guides light incident on the incident end 11 and emits the light from the exit end 12.
  • the optical waveguide 10 includes a core 13 extending in a predetermined direction (Z direction) from the incident end 11 toward the emission end 12, and a clad 14 surrounding the core 13.
  • the optical waveguide 10 is made of quartz glass.
  • the refractive index of the core 13 is higher than the refractive index of the clad 14.
  • the optical waveguide 10 has a first direction (X direction) and a second direction (Y direction) orthogonal to each other, the second direction from the first direction (X direction).
  • the width of the core 13 is wide in the (Y direction).
  • the core 13 In the cross section perpendicular to the predetermined direction (Z direction), the core 13 has a rectangular shape, and the side of the core 13 parallel to the second direction (Y direction) from the side of the core 13 parallel to the first direction (X direction) Is preferably long.
  • the optical waveguide 10 is provided with a clad mode light removing portion 14 a for removing clad mode light on the outer peripheral surface of the clad 14.
  • the clad mode light removing portion 14 a is preferably a rough surface formed on the outer peripheral surface of the clad 14.
  • the rough surface as the cladding mode light removing portion 14a is formed by etching the outer peripheral surface of the cladding 14 or polishing with a polishing paper.
  • FIG. 2 is a chart showing an example of light transmission characteristics of the optical waveguide 10 of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of light transmission characteristics of the optical waveguide body 10 of the present embodiment.
  • the size of the optical waveguide 10 is set to 5.3 mm ⁇ 100 mm (Z direction)
  • the size of the cross section of the core 13 is set to 0.04 mm (X direction) ⁇ 4 mm (Y direction).
  • the outer peripheral surface of the clad 14 was classified into three cases: a rough surface was not formed, a rough surface was formed by etching, and a rough surface was formed by polishing with abrasive paper.
  • Etching for forming a rough surface on the outer peripheral surface of the clad 14 uses a stock solution of quartz glass etching material (type: QE-FG1) manufactured by Flosstec as it is as an etching solution, and at a temperature of 25 ° C. for 2 hours. I went there.
  • the etching portion may be the full length or a part of the clad 14 in the predetermined direction (Z direction), but here, the central 70 mm of the total length 100 mm is etched.
  • the core center position At the incident end 11 of the optical waveguide 10, the core center position, a position 1.5 mm away from the core center position in the + Y direction (right direction), and 1.5 mm away from the core center position in the ⁇ Y direction (left direction).
  • light having a wavelength of 405 nm was incident on each of the three positions and the positions in the clad 14 that were separated from each of these three positions in the + X direction. This light was incident on each position through an optical fiber having a core diameter of 30 ⁇ m and an NA (numerical aperture) of 0.12.
  • the power of light emitted from both the core 13 and the clad 14 at the emission end 12 of the optical waveguide 10 was measured, and the transmittance was obtained in each case.
  • the clad mode light removing portion 14a is formed by polishing the outer peripheral surface of the clad with abrasive paper to form a rough surface, the clad 14 at the exit end 12 out of the light incident on the clad 14 at the entrance end of the optical waveguide 10
  • the ratio of light emitted from the light source was 35% or less.
  • the power of light emitted from both the core 13 and the clad 14 at the emission end 12 is monitored. Even in this case, the light incident position at the incident end 11 can be detected with high accuracy based on the monitoring result. Therefore, highly accurate alignment with the optical fiber can be easily performed.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the laser beam irradiation apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the laser beam irradiation apparatus 1 of this embodiment includes the optical waveguide body 10 of the above-described embodiment. Further, laser light sources 20 1 to 20 N , lenses 21 1 to 21 N , an optical fiber array 30 and a lens 40 are provided.
  • FIG. 4 also shows a stage 50 used for alignment.
  • N is an integer of 2 or more, and n appearing later is an integer of 1 or more and N or less.
  • Each laser light source 20 n is a light source that outputs laser light having a wavelength in the visible region or near infrared region.
  • Each laser light source 20 n preferably includes a laser diode.
  • Each lens 21 n is provided between the laser light source 20 n and the optical fiber 31 n .
  • Each lens 21 n couples the laser beam output from the laser light source 20 n to the core at the first end of the optical fiber 31 n .
  • the optical fiber array 30 includes N optical fibers 31 1 to 31 N each having a first end and a second end.
  • the first end of each optical fiber 31 n is optically connected to the laser light source 20 n via the lens 21 n .
  • the second ends of the N optical fibers 31 1 to 31 N are one-dimensionally arranged.
  • the optical fiber array 30 guides light incident on the first ends of the N optical fibers 31 1 to 31 N and emits the light from the second ends.
  • fixing members 32 and 33 are provided in the laser light irradiation apparatus 1 as shown in FIG. ing.
  • the fixing member 32 is a glass substrate in which N V-grooves parallel to each other are formed at a constant pitch on a common plane, and the optical fiber 31 n is accommodated in each V-groove.
  • the fixing member 33 on the flat plate fixes the optical fiber 31 n accommodated in each V groove of the fixing member 32.
  • the optical waveguide 10 transmits laser light emitted from the second ends of the N optical fibers 31 1 to 31 N of the optical fiber array 30 to the incident end 11 of the optical waveguide 10.
  • the incident light is guided, and the incident light is guided and emitted from the emission end 12.
  • the lens 40 forms an image of the light beam profile at the emission end 12 of the optical waveguide 10 on the object 90. If alignment between the second end of each optical fiber 31 n of the optical fiber array 30 and the incident end 11 of the optical waveguide 10 is performed, the pattern of light applied to the object 90 is shown in FIG. As shown in the figure, the line is long in one direction.
  • a clad mode light removing portion 14 a for removing clad mode light is provided on the outer peripheral surface of the clad 14. Therefore, even if light is incident on the clad 14 at the incident end 11, much of the clad mode light can be emitted to the outside by the clad mode light removing unit 14 a, and the clad mode light emitted from the emission end 12 to the outside. Becomes a little.
  • the stage 50 used for alignment is arranged such that the second end side of each of the N optical fibers 31 1 to 31 N arranged one-dimensionally in the optical fiber array 30 is relative to the optical waveguide 10. It can be translated in the X direction, the Y direction, and the Z direction. The stage 50 can be rotated in the ⁇ Z rotation direction about the Z axis. Thereby, alignment between the second end of each optical fiber 31 n of the optical fiber array 30 and the incident end 11 of the optical waveguide 10 can be performed.
  • the alignment method, ie, the assembly method, of the laser beam irradiation apparatus 1 will be described.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a first example of a method for assembling the laser beam irradiation apparatus according to the present embodiment.
  • the optical fiber array 30 and the optical waveguide 10 are prepared in the first step.
  • the second ends of the N optical fibers 31 1 to 31 N of the optical fiber array 30 and the incident end 11 of the optical waveguide 10 are optically coupled to each other. While the optical coupling is maintained, the optical waveguide 10 is changed when light is incident on the first ends of the N optical fibers 31 1 to 31 N while the relative arrangement relationship between the two is changed by the stage 50.
  • the light detector 61 detects the power of the light emitted from the light emitting end 12.
  • the second ends of the N optical fibers 31 1 to 31 N are arranged in a relative arrangement relationship in which the light power detected in the second step becomes a peak as shown in FIG.
  • the incident end 11 of the optical waveguide 10 is fixed to each other.
  • all of the light emitted from the emission end 12 of the optical waveguide 10 may be received by the photodetector 61, or one of the light emitted from the emission end 12 of the optical waveguide 10 may be received.
  • the portion may be branched by a beam splitter and received by the photodetector 61.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a second example of the assembly method of the laser beam irradiation apparatus of the present embodiment.
  • the optical fiber array 30 and the optical waveguide 10 are prepared in the first step.
  • the second ends of the N optical fibers 31 1 to 31 N of the optical fiber array 30 and the incident end 11 of the optical waveguide 10 are optically coupled to each other. While the optical coupling is maintained, the optical waveguide 10 is changed when light is incident on the first ends of the N optical fibers 31 1 to 31 N while the relative arrangement relationship between the two is changed by the stage 50.
  • the light power emitted from the outer peripheral surface of the clad 14 is detected by a photodetector (light receiving unit) 62.
  • the optical power detected in the second step is the bottom end of each of the N optical fibers 31 1 to 31 N in a relative arrangement relationship as shown in FIG.
  • the incident end 11 of the optical waveguide 10 is fixed to each other.
  • the scattered light passing outside from the clad 14 becomes weaker, so that the photodetector 62 is located near the incident end 11 for high sensitivity detection.
  • the photodetector 62 is attached to the optical waveguide 10 and the stage 50 is an automatic stage, automatic active alignment is possible.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a third example of the assembly method of the laser beam irradiation apparatus of the present embodiment.
  • the third example light is incident on the first end of any one of the N optical fibers 31 1 to 31 N in the second step of the first example or the second example described above. Then, the wavelength characteristic of the light reflected at the incident end 11 of the optical waveguide 10 and returning to the first end of the optical fiber is obtained. Based on this wavelength characteristic, the distance between the second end of each of the N optical fibers 31 1 to 31 N and the incident end 11 of the optical waveguide 10 is adjusted.
  • a broadband light source 71 for example, in the third example, as shown in FIG. 11, a broadband light source 71, a 3 dB coupler 72, and a spectrum analyzer 73 are used.
  • the broadband light having a wavelength range of 1.2 to 1.7 ⁇ m output from the broadband light source 71 is introduced into the optical fiber 31 N via the 3 dB coupler 72.
  • the reflected return light from the incident end 11 of the optical waveguide 10 is received by the spectrum analyzer 73 via the 3 dB coupler 72.
  • the refractive indexes of the optical fiber 31 N and the optical waveguide 10 are n 1 .
  • n be the refractive index of the space between the second end of the optical fiber 31 N and the incident end 11 of the optical waveguide 10.
  • S be the distance between the second end of the optical fiber 31 N and the incident end 11 of the optical waveguide 10.
  • Pi be the power of light emitted from the optical fiber 31N.
  • the reflection characteristic of a Fabry-Perot resonator composed of the second end of the optical fiber 31 N and the incident end 11 of the optical waveguide 10 is expressed by the following equation with respect to the wavelength ⁇ . As shown in FIG. 12, the increase / decrease is repeated with respect to the change of the wavelength ⁇ .
  • FIG. 12 shows the calculation result when the end face spacing S is 50 ⁇ m.
  • the end surface spacing S is in a state where a foreign substance or the like is involved and the beam is oscillated, the risk of damage to the end surfaces of the optical fiber array 30 and the optical waveguide 10 increases. Therefore, it is desirable to leave the end face spacing within a range where the optical coupling efficiency does not greatly decrease.
  • the end face spacing S can be obtained from the wavelength characteristics of the reflected return light.
  • the one-dimensionally arranged N the one-dimensionally arranged N
  • the second ends of the optical fibers 31 1 to 31 N can be aligned with the incident end 11 of the optical waveguide 10 so as to be parallel to each other.
  • the clad mode light removing unit 14 a that removes the clad mode light is provided on the outer peripheral surface of the clad 14 of the optical waveguide 10, so that the laser light irradiation apparatus 1 can be easily aligned. Can be assembled.
  • Providing the clad mode light removing portion 14a for removing the clad mode light on the outer peripheral surface of the clad 14 of the optical waveguide 10 as in this embodiment is easy from the technique of simply roughening the outer peripheral surface of the clad of the optical fiber. I can't think of it. This will be described below.
  • Active alignment is performed when the optical fiber is aligned.
  • the cladding mode light in the first optical fiber is removed at the coating portion.
  • an optical waveguide having a long core coupled to an optical fiber array in which a plurality of optical fibers are arranged one-dimensionally has a large core width and cannot be coupled to another optical fiber. Therefore, there is no choice but to couple the outgoing light from the outgoing end directly to the photodetector.
  • the present inventor has found the problem of such a laser beam irradiation apparatus and has come up with the present invention in which a cladding mode light removing portion is provided on the outer peripheral surface of the cladding of the optical waveguide.
  • an optical waveguide used for a laser beam irradiation apparatus has a short overall length, and therefore there is no requirement for bending resistance, and no resin coating is formed on the outer periphery of the cladding.
  • the provision of the clad mode light removing portion 14a for removing the clad mode light on the outer peripheral surface of the clad 14 of the optical waveguide 10 as in this embodiment simply roughens the outer peripheral surface of the clad of the optical fiber. This technique cannot be easily conceived, and the conventional laser beam irradiation apparatus cannot be easily conceived.
  • the light incident position at the incident end of the optical waveguide can be detected with high accuracy. Precision alignment can be easily performed.
  • Optical fiber array 31 1 to 31 N : optical fiber, 32, 33: fixing member, 40: lens, 50: stage, 61, 62: photodetector, 71: broadband light source, 72: 3 dB coupler, 73: spectrum analyzer .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

レーザ光照射装置１は、容易に調心することができる装置である。レーザ光照射装置１は、光導波体１０、レーザ光源２０１～２０Ｎ、レンズ２１１～２１Ｎ、光ファイバアレイ３０およびレンズ４０を備える。光導波体１０は、入射端１１に入射された光を導波して該光を出射端１２から出射するものであって、入射端１１から出射端１２へ向かうＺ方向に延在するコア１３と、このコア１３を取り囲むクラッド１４とを備える。光導波体１０は、Ｚ方向に垂直な断面において、互いに直交するＸ方向およびＹ方向のうち、Ｘ方向よりＹ方向にコア１３の幅が広い。光導波体１０は、クラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられている。

Description

光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置の組立方法
　本発明は、光導波体、この光導波体を備えるレーザ光照射装置、および、このレーザ光照射装置を組み立てる方法に関するものである。
　特許文献１には、ビーム断面において一方向に長いレーザ光を対象物に照射することができるレーザ光照射装置が記載されている。この文献に記載されたレーザ光照射装置は、複数個のレーザ光源、複数本の光ファイバを含む光ファイバアレイ、および、入射端から出射端へ向かう所定方向に延在するコアを含む光導波体を備える。
　光ファイバアレイに含まれる複数本の光ファイバそれぞれの第１端は、複数個のレーザ光源のうちの何れかと光学的に接続されている。複数本の光ファイバそれぞれの第２端は、一次元に配列されている。光ファイバアレイは、レーザ光源から光ファイバの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する。
　光導波体は、入射端から出射端へ向かう所定方向に延在するコアと、このコアを取り囲むクラッドとを備える。光導波体は、前記所定方向に垂直な断面において互いに直交する第１方向および第２方向のうち第２方向より第１方向にコアの幅が広い。光導波体は、光ファイバアレイの各光ファイバの第２端から出射されたレーザ光が入射端に入射されると、その光を導波するとともに合成して出射端から長尺ビームとして出射する。
特開２００７－１１５７２９号公報
　特許文献１には、光ファイバアレイと光導波体との調心方法は記載されておらず、したがって、レーザ光照射装置を組み立てる方法は記載されていない。しかし、レーザ光照射装置の組立方法としては以下のような方法が考えられる。まず、光ファイバアレイの複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに光学的に結合する。次に、複数本の光ファイバと光導波体との相対的配置関係を変更しつつ、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する。最後に、その検出された光のパワーがピークとなる相対的配置関係で複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する。
　しかし、このような調心方法は精密な調心が困難である場合があることを本発明者は見出した。光ファイバのコア径と比べて光導波体のコアの第２方向の幅が充分に大きい場合には、光ファイバの第２端から出射された光を光導波体のコアに入射させることは容易である。しかし、光ファイバのコア径と比べて光導波体のコアの第２方向の幅が小さい場合（または同程度である場合）には、光ファイバの第２端から出射された光を光導波体のコアに入射させることは容易ではなく、光ファイバの第２端から出射された光の一部は光導波体のクラッドに入射してしまう。このような場合、光導波体の出射端から出射されてパワー検出される光は、光導波体の入射端においてコアに入射されて導波された光だけでなく、光導波体の入射端においてクラッドに入射されて第２端まで到達した光をも含む。このことから、上記のような調心方法は精密な調心が困難である。
　本発明は、上記のような本発明者の知見および課題認識に基づいて為されたものであり、容易に調心することができるレーザ光照射装置、このようなレーザ光照射装置において好適に用いられる光導波体、および、このようなレーザ光照射装置を組み立てる方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る光導波体は、入射端に入射された光を導波して該光を出射端から出射する光導波体である。光導波体は、入射端から出射端へ向かう所定方向に延在し、所定方向に対して垂直な断面において互いに直交する第１方向および第２方向のうち第１方向より第２方向に幅が広いコアと、このコアを取り囲むクラッドとを備える。光導波体では、クラッドの外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部が設けられている。
　本発明に係る光導波体では、所定方向に対して垂直な断面において、コアが矩形状であって、第１方向に平行なコアの辺より第２方向に平行なコアの辺が長くてもよい。本発明の光導波体では、クラッドモード光除去部がクラッドの外周面に形成された粗面であってもよい。
　本発明に係るレーザ光照射装置は、（１）複数個のレーザ光源と、（２）光ファイバアレイと、（３）上記いずれかの光導波体と、を含む。光ファイバアレイは、第１端および第２端を各々有する複数本の光ファイバを含み、複数本の光ファイバそれぞれの第１端が複数個のレーザ光源のうちの何れかと光学的に接続される。光ファイバアレイは、複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する。光導波体では、複数本の光ファイバそれぞれの第２端から出射されたレーザ光が光導波体の入射端に入射される。
　本発明に係るレーザ光照射装置では、光導波体のクラッドモード光除去部がクラッドの外周面に形成された粗面であってもよい。この場合、レーザ光照射装置は、粗面から外部へ散乱された光のパワーを検出する受光部を更に備えてもよい。受光部は、クラッドの外周面に形成された粗面上の入射端付近に設けられる。
　本発明に係るレーザ光照射装置の組立方法は、（１）光ファイバアレイ及び光導波体を用意する第１工程と、（２）光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する第２工程と、（３）複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、を備える。第１工程では、複数本の光ファイバを含み、複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意すると共に、上記いずれかの光導波体を用意する。第２工程では、まず、光ファイバアレイの複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに光学的に結合する。次に、複数本の光ファイバと光導波体との相対的配置関係を変更しつつ、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する。第３工程では、第２工程で検出された光のパワーがピークとなる相対的配置関係で複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する。
　本発明に係るレーザ光照射装置の組立方法は、（１）光ファイバアレイ及び光導波体を用意する第１工程と、（２）光導波体のクラッドの外周面から出射される光のパワーを検出する第２工程と、（３）複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、を備える。第１工程では、複数本の光ファイバを含み、複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意すると共に、上記いずれかの光導波体を用意する。第２工程では、まず、光ファイバアレイの複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに光学的に結合する。次に、複数本の光ファイバと光導波体との相対的配置関係を変更しつつ、複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに光導波体のクラッドの外周面から出射される光のパワーを検出する。第３工程では、第２工程で検出された光のパワーがボトムとなる相対的配置関係で複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端とを互いに固定する。
　本発明のレーザ光照射装置の組立方法では、第２工程において、まず、複数本の光ファイバのうちの何れかの光ファイバの第１端に光を入射させたときに光導波体の入射端で反射して該光ファイバの第１端に戻ってくる光の波長特性を求める。次に、この波長特性に基づいて複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端との間隔を調整してもよい。また、本発明のレーザ光照射装置の組立方法では、第２工程において、まず、複数本の光ファイバのうちの何れか２本以上の光ファイバについて波長特性を求める。次に、この波長特性に基づいて複数本の光ファイバそれぞれの第２端と光導波体の入射端との間隔を調整してもよい。
　本発明によれば、レーザ光照射装置を容易に調心して組み立てることができる。
本実施形態の光導波体１０の構成を示す図である。 本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示す図表である。 本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示すグラフである。 本実施形態のレーザ光照射装置１の構成を示す図である。 本実施形態のレーザ光照射装置１の光ファイバアレイ３０においてＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端を一次元配列する為の構成を示す図である。 本実施形態のレーザ光照射装置１により対象物９０に照射される光の強度分布を示す図である。 本実施形態のレーザ光照射装置の組立方法の第１の例を説明する図である。 本実施形態のレーザ光照射装置の組立方法の第１の例において光検出器６１により検出される光のパワー分布を示す図である。 本実施形態のレーザ光照射装置の組立方法の第２の例を説明する図である。 本実施形態のレーザ光照射装置の組立方法の第２の例において光検出器６２により検出される光のパワー分布を示す図である。 本実施形態のレーザ光照射装置の組立方法の第３の例を説明する図である。 光ファイバ３１ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１とにより構成されるファブリペロー共振器の反射特性を示す図である。
　以下、添付図面を参照して、光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置の組立方法を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図中には、説明の便宜の為にＸＹＺ直交座標系が示されている。
　図１は、本実施形態の光導波体１０の構成を示す図である。図１の（ａ）は端面を示し、図１の（ｂ）は図１の（ａ）のＩ－Ｉ線に沿った断面を示す。本実施形態の光導波体１０は、入射端１１に入射された光を導波して該光を出射端１２から出射する。光導波体１０は、入射端１１から出射端１２へ向かう所定方向（Ｚ方向）に延在するコア１３と、このコア１３を取り囲むクラッド１４とを備える。光導波体１０は石英ガラスからなる。コア１３の屈折率はクラッド１４の屈折率より高い。
　光導波体１０は、所定方向（Ｚ方向）に垂直な断面において、互いに直交する第１方向（Ｘ方向）および第２方向（Ｙ方向）のうち、第１方向（Ｘ方向）より第２方向（Ｙ方向）にコア１３の幅が広い。所定方向（Ｚ方向）に垂直な断面において、コア１３が矩形状であって、第１方向（Ｘ方向）に平行なコア１３の辺より第２方向（Ｙ方向）に平行なコア１３の辺が長いのが好適である。
　光導波体１０は、クラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられている。このクラッドモード光除去部１４ａは、クラッド１４の外周面に形成された粗面であるのが好適である。クラッドモード光除去部１４ａとしての粗面は、クラッド１４の外周面のエッチングや研磨紙による研磨により形成される。
　図２は、本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示す図表である。図３は、本実施形態の光導波体１０の光透過特性の一例を示すグラフである。ここでは、光導波体１０のサイズを直径５.３ｍｍ×１００ｍｍ（Ｚ方向）とし、コア１３の横断面のサイズを０.０４ｍｍ（Ｘ方向）×４ｍｍ（Ｙ方向）とした。クラッド１４の外周面については、粗面が形成されていない場合、エッチングにより粗面が形成された場合、および、研磨紙による研磨により粗面が形成された場合、の３とおりとした。クラッド１４の外周面に粗面を形成するためのエッチングは、エッチング液としてフロステック社製の石英ガラス用エッチング材（型式：ＱＥ－ＦＧ１）の原液をそのまま使用し、温度２５℃で２時間に亘って行った。エッチング部分は、クラッド１４の所定方向（Ｚ方向）における全長でも一部分でもよいが、ここでは全長１００ｍｍのうち中央の７０ｍｍをエッチングした。
　光導波体１０の入射端１１において、コア中央位置、コア中央位置から＋Ｙ方向（右方向）に１.５ｍｍだけ離れた位置、コア中央位置から－Ｙ方向（左方向）に１.５ｍｍだけ離れた位置、および、これらの３つの位置それぞれから＋Ｘ方向に離れたクラッド１４中の位置それぞれに、波長４０５ｎｍの光を入射させた。この光は、コア径が３０μｍでＮＡ（開口数：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）が０.１２の光ファイバを介して、それぞれの位置に入射された。光導波体１０の出射端１２のコア１３およびクラッド１４の双方から出射される光のパワーを測定して、各々の場合について透過率を求めた。
　図２および図３から判るように、クラッド１４の外周面に粗面が形成されていない場合には、光導波体１０の入射端１１においてクラッド１４に入射した光の殆どは出射端１２においてクラッド１４から出射された。これに対して、クラッド１４の外周面をエッチングして粗面を形成したクラッドモード光除去部１４ａを形成した場合には、光導波体１０の入射端１１においてクラッド１４に入射した光のうち出射端１２においてクラッド１４から出射される光の割合は４８％以下であった。クラッド外周面を研磨紙により研磨して粗面を形成したクラッドモード光除去部１４ａを形成した場合には、光導波体１０の入射端においてクラッド１４に入射した光のうち出射端１２においてクラッド１４から出射される光の割合は３５％以下であった。
　このように、クラッド１４の外周面にクラッドモード光除去部１４ａが形成された本実施形態の光導波体１０では、出射端１２のコア１３およびクラッド１４の双方から出射される光のパワーをモニタする場合であっても、そのモニタ結果に基づいて入射端１１における光入射位置を高精度に検知することができる。したがって、光ファイバとの高精度の調心を容易に行うことができる。
　図４は、本実施形態のレーザ光照射装置１の構成を示す図である。本実施形態のレーザ光照射装置１は、上述の本実施形態の光導波体１０を備える。更に、レーザ光源２０１～２０Ｎ、レンズ２１１～２１Ｎ、光ファイバアレイ３０およびレンズ４０を備える。図４には、調心の際に用いられるステージ５０も示されている。ここで、Ｎは２以上の整数であり、後に登場するｎは１以上Ｎ以下の整数である。
　各レーザ光源２０ｎは、可視域または近赤外域の波長のレーザ光を出力する光源である。各レーザ光源２０ｎは、好適にはレーザダイオードを含む。各レンズ２１ｎは、レーザ光源２０ｎと光ファイバ３１ｎとの間に設けられる。各レンズ２１ｎは、レーザ光源２０ｎから出力されるレーザ光を光ファイバ３１ｎの第１端においてコアに結合させる。
　光ファイバアレイ３０は、第１端および第２端を各々有するＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎを含む。各光ファイバ３１ｎの第１端は、レンズ２１ｎを介してレーザ光源２０ｎと光学的に接続されている。Ｎ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端は一次元配列されている。光ファイバアレイ３０は、Ｎ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する。
　光ファイバアレイ３０においてＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端を一次元配列する為に、図５にも示されるように固定部材３２，３３がレーザ光照射装置１に設けられている。固定部材３２は、共通平面上に互いに平行なＮ本のＶ溝が一定ピッチで形成されたガラス基板であり、各Ｖ溝に光ファイバ３１ｎを収納する。平板上の固定部材３３は、固定部材３２の各Ｖ溝に収納した光ファイバ３１ｎを固定する。
　図４に示されるように、光導波体１０は、光ファイバアレイ３０のＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端から出射されたレーザ光を光導波体１０の入射端１１に入射して、その入射した光を導波して出射端１２から出射する。
　レンズ４０は、光導波体１０の出射端１２における光のビームプロファイルを対象物９０に結像する。光ファイバアレイ３０の各光ファイバ３１ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１との調心が為されていれば、対象物９０に照射される光のパターンは、図６に示されるように一方向に長いライン状となる。
　本実施形態の光導波体１０は、クラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられている。このため、入射端１１において光がクラッド１４に入射したとしても、そのクラッドモード光の多くをクラッドモード光除去部１４ａにより外部へ出射することができ、出射端１２から外部へ出射するクラッドモード光が僅かとなる。
　調心の際に用いられるステージ５０は、光ファイバアレイ３０の一次元配列されたＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端側を、光導波体１０に対して相対的に、Ｘ方向，Ｙ方向およびＺ方向それぞれに平行移動させることができる。ステージ５０は、Ｚ軸を中心とするθＺ回転方向に回転移動させることができる。これにより、光ファイバアレイ３０の各光ファイバ３１ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１との調心を行うことができる。以下では、レーザ光照射装置１の調心方法すなわち組立方法について説明する。
　図７は、本実施形態のレーザ光照射装置の組立方法の第１の例を説明する図である。第１の例では、先ず第１工程で光ファイバアレイ３０および光導波体１０を用意する。次に、第２工程で、光ファイバアレイ３０のＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに光学的に結合する。この光学的な結合を保ったままステージ５０により両者間の相対的配置関係を変更しつつ、Ｎ本の光ファイバ３１１～３１Ｎの第１端に光を入射させたときに光導波体１０の出射端１２から出射される光のパワーを光検出器６１により検出する。次に、第３工程で、第２工程で検出された光のパワーが図８に示されるようにピークとなる相対的配置関係でＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに固定する。この第１の例では、光導波体１０の出射端１２から出射された光の全てを光検出器６１により受光してもよいし、光導波体１０の出射端１２から出射された光の一部をビームスプリッタで分岐して光検出器６１により受光してもよい。
　図９は、本実施形態のレーザ光照射装置の組立方法の第２の例を説明する図である。第２の例では、先ず第１工程で光ファイバアレイ３０および光導波体１０を用意する。次に、第２工程で、光ファイバアレイ３０のＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに光学的に結合する。この光学的な結合を保ったままステージ５０により両者間の相対的配置関係を変更しつつ、Ｎ本の光ファイバ３１１～３１Ｎの第１端に光を入射させたときに光導波体１０のクラッド１４の外周面から出射される光のパワーを光検出器（受光部）６２により検出する。次に、第３工程で、第２工程で検出された光のパワーが図１０に示されるようにボトムとなる相対的配置関係でＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１とを互いに固定する。この第２の例では、光導波体１０の出射端１２に行くにしたがい、クラッド１４から外部に抜ける散乱光が弱まっていくので、高感度検出のために光検出器６２は入射端１１付近に設けられるのが好ましい。光検出器６２を光導波体１０に取り付けて、ステージ５０を自動ステージにすれば、自動アクティブ調芯が可能となる。
　図１１は、本実施形態のレーザ光照射装置の組立方法の第３の例を説明する図である。第３の例では、上述した第１の例または第２の例の第２工程において、Ｎ本の光ファイバ３１１～３１Ｎのうちの何れかの光ファイバの第１端に光を入射させたときに光導波体１０の入射端１１で反射して該光ファイバの第１端に戻ってくる光の波長特性を求める。この波長特性に基づいてＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎそれぞれの第２端と光導波体１０の入射端１１との間隔を調整する。
　例えば、第３の例では、図１１に示されるように、広帯域光源７１、３ｄＢカプラ７２およびスペクトラムアナライザ（ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ａｎａｌｙｚｅｒ）７３が用いられる。広帯域光源７１から出力された波長範囲１.２～１.７μｍの広帯域光は、３ｄＢカプラ７２を経て光ファイバ３１Ｎに導入される。光導波体１０の入射端１１からの反射戻り光は、３ｄＢカプラ７２を経てスペクトラムアナライザ７３により受光される。
　ここで、光ファイバ３１Ｎおよび光導波体１０それぞれの屈折率をｎ１とする。光ファイバ３１Ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１との間の空間の屈折率をｎとする。光ファイバ３１Ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１との間の距離をＳとする。光ファイバ３１Ｎからの出射光のパワーをＰｉとする。光ファイバ３１Ｎへの反射戻り光のパワーをＰｒとする。このとき、光ファイバ３１Ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１とにより構成されるファブリペロー共振器（ｆａｂｒｙ　ｐｅｒｏｔ　ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）の反射特性は、波長λに対して以下の式で表され、図１２に示されるように波長λの変化に対して増減を繰り返す。図１２は、端面間隔Ｓが５０μｍである場合の計算結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　光ファイバアレイ３０の第２端と光導波体１０の入射端１１との間の端面間隔Ｓが狭いほど、両者間の光結合効率が高く、軸ずれに対して強い。しかし、端面間隔Ｓが状態で異物などを巻き込みビームを発振させると、光ファイバアレイ３０や光導波体１０の端面が損傷するリスクが高くなる。そこで、光結合効率が大きく低下しない範囲において端面間隔をあけることが望ましい。第３の例では、高精度に端面間隔Ｓを測定することが可能である。反射戻り光の波長特性から端面間隔Ｓを求めることができる。
　第３の例において、Ｎ本の光ファイバ３１１～３１Ｎのうち何れか２本以上の光ファイバについて反射戻り光の波長特性を測定して端面間隔Ｓを求めれば、一次元配列されたＮ本の光ファイバ３１１～３１Ｎの第２端と光導波体１０の入射端１１とが互いに平行になるように調心することができる。Ｎ本の光ファイバ３１１～３１Ｎのうち両端の光ファイバ３１１，３１Ｎについて反射戻り光の波長特性を測定して端面間隔Ｓを求めれば、両者の平行出しの精度が向上するので好ましい。その結果として、チャンネル間で端面間隔Ｓが変わって結合効率に差が出るということが回避できる。
　以上のとおり、本実施形態では、光導波体１０のクラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａが設けられていることにより、レーザ光照射装置１を容易に調心して組み立てることができる。
　本実施形態の如く光導波体１０のクラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａを設けることは、単に光ファイバのクラッドの外周面を粗面化する技術からは容易には想到し得ない。このことについて以下に説明する。
　光ファイバの調心を行う際にアクティブアラインメント（ａｃｔｉｖｅ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が行われる。このとき、或る第１光ファイバからの出射光は他の第２光ファイバに結合して強度検出されるので、第１光ファイバにおけるクラッドモード光は被覆部分で除去される。しかし、複数本の光ファイバが１次元配列された光ファイバアレイと結合され長尺コアを有する光導波体は、コア幅が大きいので、他の光ファイバに結合することができない。したがって、出射端からの出射光を直接に光検出器に結合させるしかない。本発明者は、このようなレーザ光照射装置の課題を見出して、光導波体のクラッドの外周面にクラッドモード光除去部を設ける本発明を想到した。
　従来では、光導波体のクラッドの外周面にクラッドモード光除去部を設ける必要性が小さく、本発明が解決しようとする課題が生じなかった。何故なら、従来、クラッドモード光が光導波体を伝搬して出射端から出射されても、その出射端の後段に設けられる集光光学系によりコア光を絞り込んでいるうちに、そのクラッドモード光が放射されるので、レーザ加工精度などの問題を生じなかった。レーザ光照射装置に用いられる光導波体は、光ファイバと異なり、全長が短いので、曲げ耐性を持たせる等の要請が無く、クラッド外周に樹脂被覆が形成されることはなかった。それ故、高パワー密度光であっても、クラッドモード光のしみ出しにより被覆が焼けるといった問題点（高パワー密度光を伝送する光ファイバにおける問題点）は発生しなかった。したがって、敢えてクラッド外周に粗面を形成するという動機付けがなかった。
　以上のように、本実施形態の如く光導波体１０のクラッド１４の外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部１４ａを設けることは、単に光ファイバのクラッドの外周面を粗面化する技術からは容易には想到し得ず、また、従来のレーザ光照射装置の構成からも容易には想到し得ない。
　光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置の組立方法によれば、光導波体の入射端における光入射位置を高精度に検知することができるので、光導波体と光ファイバとの高精度の調心を容易に行うことができる。
　１…レーザ光照射装置、１０…光導波体、１１…入射端、１２…出射端、１３…コア、１４…クラッド、２０１～２０Ｎ…レーザ光源、２１１～２１Ｎ…レンズ、３０…光ファイバアレイ、３１１～３１Ｎ…光ファイバ、３２，３３…固定部材、４０…レンズ、５０…ステージ、６１，６２…光検出器、７１…広帯域光源、７２…３ｄＢカプラ、７３…スペクトラムアナライザ。

Claims (9)

  1. 　入射端に入射された光を導波して該光を出射端から出射する光導波体であって、
    　前記入射端から前記出射端へ向かう所定方向に延在し、前記所定方向に対して垂直な断面において互いに直交する第１方向および第２方向のうち前記第１方向より前記第２方向に幅が広いコアと、
    　前記コアを取り囲むクラッドとを備え、
    　前記クラッドの外周面にクラッドモード光を除去するクラッドモード光除去部が設けられている光導波体。
  2. 　前記所定方向に対して垂直な断面において、前記コアが矩形状であって、前記第１方向に平行な前記コアの辺より前記第２方向に平行な前記コアの辺が長い、請求項１に記載の光導波体。
  3. 　前記クラッドモード光除去部が前記クラッドの外周面に形成された粗面である、請求項１に記載の光導波体。
  4. 　複数個のレーザ光源と、
    　第１端および第２端を各々有する複数本の光ファイバを含む光ファイバアレイであって、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端が前記複数個のレーザ光源のうちの何れかと光学的に接続され、前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する、光ファイバアレイと、
    　前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端から出射されたレーザ光が入射端に入射される請求項１～３の何れか１項に記載の光導波体と、を備えるレーザ光照射装置。
  5. 　前記光導波体の前記クラッドモード光除去部が前記クラッドの外周面に形成された粗面であり、
    　前記クラッドの外周面に形成された粗面上の前記入射端付近に設けられ、前記粗面から外部へ散乱された光のパワーを検出する受光部を更に備える、請求項４に記載のレーザ光照射装置。
  6. 　複数本の光ファイバを含み、前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、請求項１～３の何れか１項に記載の光導波体を用意する第１工程と、
    　前記光ファイバアレイの前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに前記光導波体の出射端から出射される光のパワーを検出する第２工程と、
    　前記第２工程で検出された光のパワーがピークとなる相対的配置関係で前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、を備えるレーザ光照射装置の組立方法。
  7. 　複数本の光ファイバを含み、前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端が一次元配列されており、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に入射された光を導波して該光を第２端から出射する光ファイバアレイを用意するとともに、請求項１～３の何れか１項に記載の光導波体を用意する第１工程と、
    　前記光ファイバアレイの前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに光学的に結合して、両者間の相対的配置関係を変更しつつ、前記複数本の光ファイバそれぞれの第１端に光を入射させたときに前記光導波体のクラッドの外周面から出射される光のパワーを検出する第２工程と、
    　前記第２工程で検出された光のパワーがボトムとなる相対的配置関係で前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端とを互いに固定する第３工程と、を備えるレーザ光照射装置の組立方法。
  8. 　前記第２工程において、前記複数本の光ファイバのうちの何れかの光ファイバの第１端に光を入射させたときに前記光導波体の入射端から該光ファイバの第１端に戻ってくる反射戻り光の波長特性を求め、この波長特性に基づいて前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端との間隔を調整する、請求項６または７に記載のレーザ光照射装置の組立方法。
  9. 　前記第２工程において、前記複数本の光ファイバのうちの何れか２本以上の光ファイバについて前記波長特性を求め、この波長特性に基づいて前記複数本の光ファイバそれぞれの第２端と前記光導波体の入射端との間隔を調整する、請求項８に記載のレーザ光照射装置の組立方法。
PCT/JP2012/054805 2011-03-01 2012-02-27 光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置の組立方法 Ceased WO2012118021A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011043988A JP2012181343A (ja) 2011-03-01 2011-03-01 光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置組立方法
JP2011-043988 2011-03-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012118021A1 true WO2012118021A1 (ja) 2012-09-07

Family

ID=46757955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/054805 Ceased WO2012118021A1 (ja) 2011-03-01 2012-02-27 光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置の組立方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2012181343A (ja)
TW (1) TW201248225A (ja)
WO (1) WO2012118021A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI619978B (zh) * 2013-05-10 2018-04-01 康寧光纖通信有限責任公司 光纖的塗層去除系統
CN115808804A (zh) * 2021-09-14 2023-03-17 苏州创鑫激光科技有限公司 一种激光光斑整形器件及其制作方法
CN116352256A (zh) * 2023-02-28 2023-06-30 武汉创鑫激光科技有限公司 一种可控制光斑能量分布的复合激光焊接系统及其方法
CN117608038A (zh) * 2023-12-19 2024-02-27 广东国志激光技术有限公司 一种激光传输装置及激光传输方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5839585B2 (ja) * 2012-08-07 2016-01-06 日本電信電話株式会社 マッハツェンダ型マルチチップモジュールの実装方法
JP6006681B2 (ja) * 2013-05-27 2016-10-12 日本電信電話株式会社 光デバイスの光軸調整装置および光軸調整方法
WO2015136924A1 (ja) * 2014-03-12 2015-09-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光ファイバ装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61228405A (ja) * 1985-04-02 1986-10-11 Hitachi Cable Ltd シングルモ−ドフアイバの接続方法
JPH01128014A (ja) * 1987-11-12 1989-05-19 Fujitsu Ltd 光半導体装置の製造方法
JPH07174946A (ja) * 1993-10-27 1995-07-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 受光モジュール
JPH10282355A (ja) * 1997-04-07 1998-10-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 光部品の接続方法および接続装置
JP2007225961A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ファイバの接続方法
JP2007241252A (ja) * 2006-02-09 2007-09-20 Mitsubishi Rayon Co Ltd シート状光伝送体、及び該シート状光伝送体を備えた照光装置。
JP2009059583A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Mitsubishi Rayon Co Ltd 側面漏光型照光装置
JP2009210608A (ja) * 2008-02-29 2009-09-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 光導波体及び光照射体

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61228405A (ja) * 1985-04-02 1986-10-11 Hitachi Cable Ltd シングルモ−ドフアイバの接続方法
JPH01128014A (ja) * 1987-11-12 1989-05-19 Fujitsu Ltd 光半導体装置の製造方法
JPH07174946A (ja) * 1993-10-27 1995-07-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 受光モジュール
JPH10282355A (ja) * 1997-04-07 1998-10-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 光部品の接続方法および接続装置
JP2007241252A (ja) * 2006-02-09 2007-09-20 Mitsubishi Rayon Co Ltd シート状光伝送体、及び該シート状光伝送体を備えた照光装置。
JP2007225961A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ファイバの接続方法
JP2009059583A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Mitsubishi Rayon Co Ltd 側面漏光型照光装置
JP2009210608A (ja) * 2008-02-29 2009-09-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 光導波体及び光照射体

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI619978B (zh) * 2013-05-10 2018-04-01 康寧光纖通信有限責任公司 光纖的塗層去除系統
CN115808804A (zh) * 2021-09-14 2023-03-17 苏州创鑫激光科技有限公司 一种激光光斑整形器件及其制作方法
CN116352256A (zh) * 2023-02-28 2023-06-30 武汉创鑫激光科技有限公司 一种可控制光斑能量分布的复合激光焊接系统及其方法
CN117608038A (zh) * 2023-12-19 2024-02-27 广东国志激光技术有限公司 一种激光传输装置及激光传输方法
CN117608038B (zh) * 2023-12-19 2025-05-20 广东国志激光技术有限公司 一种激光传输装置及激光传输方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012181343A (ja) 2012-09-20
TW201248225A (en) 2012-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7614802B2 (en) Optically coupled device and optical module including optically coupled device
WO2012118021A1 (ja) 光導波体、レーザ光照射装置およびレーザ光照射装置の組立方法
JP5134028B2 (ja) 光部品
TWI762397B (zh) 測定系統及測定方法
Bhandari et al. Compact and broadband edge coupler based on multi-stage silicon nitride tapers
CA2629319A1 (en) Single aperture multiple optical waveguide transceiver
EP3431918B1 (en) Multichannel confocal sensor and related method for inspecting a sample
US10725244B2 (en) Optical fiber with cladding-embedded light-converging structure for lateral optical coupling
US11754788B2 (en) Multi-channel mode converters with silicon lenses
US7773640B2 (en) Fiber laser device
KR20150023460A (ko) 고출력 공간필터
JP2004070339A (ja) アライメント公差の緩和が可能な光ファイバカプラ
JP6714555B2 (ja) 光導波路部品、コアの調芯方法、および光素子の実装方法
US20250012973A1 (en) Interface structure, optical connector, transmitter, receiver, optical cable, and optical communication system
US12055773B2 (en) Aligning optical circuit and aligning method
JP4770449B2 (ja) 光導波路型デバイス、温度計測装置および温度計測方法
JP2017062342A (ja) 光モジュール及びその製造方法
JP2014167605A (ja) 光学式センサ装置及びそれに用いる光ファイバケーブル
JP4654901B2 (ja) 光導波路型デバイス、温度計測装置および温度計測方法
JP2012211939A (ja) レーザ光照射装置、レーザ光照射モジュール調整装置、およびレーザ光照射モジュール調整方法
TW201337370A (zh) 光耦合裝置
CN116299838A (zh) 一种光传导部件及激光雷达
KR20220127827A (ko) 광 프로브, 프로브 카드, 측정 시스템 및 측정 방법
CN116338855A (zh) Isors光子芯片及无创组分检测系统
WO2024171712A1 (ja) 光接続部品

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12752001

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12752001

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1