米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 測定; 光学 -> 富士フイルム株式会社

発明の名称 合波光源
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−41378(P2007−41378A)
公開日 平成19年2月15日(2007.2.15)
出願番号 特願2005−226644(P2005−226644)
出願日 平成17年8月4日(2005.8.4)
代理人 【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
発明者 下津 臣一
要約 課題
複数の光源から出射された光を合波する合波光源において、光学手段を用いずに合波して、光強度が均一な合波光を得る。

解決手段
複数の光導波路3の出射端から延びた該光導波路3を一体化した合波器4で光導波路3に入射された光を合波して合波光を形成する。合波器4から出射された合波光をロッドインテグレータ5に入射させ、合波光の光強度を均一化させて出力する。
特許請求の範囲
【請求項1】
複数の光源と、
該複数の光源から出射された光を入射する複数の光導波路と、
該複数の光導波路の出射端から延びた該光導波路が一体化されて形成され、前記複数の光導波路から出射された光を合波して合波光を出射する合波手段と、
該合波手段の出射端に接続された透明媒体と、
を備え、前記透明媒体の入射端面の断面積が、前記合波手段の出射端面の断面積以上であることを特徴とする合波光源。
【請求項2】
前記透明媒体が、ライトガイドであることを特徴とする請求項1に記載の合波光源。
【請求項3】
複数の光源と、
該複数の光源から出射された光を入射する複数の光導波路と、
該複数の光導波路の出射端から延びた該光導波路が一体化されて形成され、前記複数の光導波路から出射された光を合波して合波光を出射する合波手段と、
を備え、前記合波手段の光導波路長が、前記合波手段が光強度の均一な合波光を出射するために十分な長さを有するものであることを特徴とする合波光源。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の光源から出射される光を光ファイバを用いて合波する合波光源に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光ファイバを用いた光源モジュール等において、複数の光源から出射されるレーザ光を合波する場合、特許文献1に開示された技術のように、従来は光源から出射されたレーザ光を集光レンズ等の光学手段を用いてレーザ光を集光させ、合波を行っていた。
【0003】
また、マルチモード光ファイバを用いた合波は、ファイバレーザ用の要素技術として盛んに研究が行われている。ファイバレーザにおける励起光を合波する場合、特許文献2及び3に開示された技術のように、中心にシングルモード光ファイバを配置して該シングルモード光ファイバの周辺にマルチモード光ファイバを複数本配置して束ね、シングルモード光ファイバのクラッド部とマルチモード光ファイバの出射端のコアを一体化(複数のコアを1つにする)して、入射された励起光を合波していた。
【特許文献1】特開2005−032909号公報
【特許文献2】米国特許5864644号公報
【特許文献3】米国特許6434302号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
光強度が均一化された合波光を得るためには、特許文献1に開示された技術の場合、ロッドインテグレータ等の透明媒体に合波光を入射させて光強度の均一化を図る必要がある。この場合、ロッドインテグレータの入射端面に集光レンズによって集光された合波光を正確に入射させる必要があり、ロッドインテグレータの配置位置の調整が製作作業を煩雑化させていた。
【0005】
また、ファイバレーザを用いた合波の場合、ファイバレーザの励起効率を高めるために高い開口率で合波光が出射されていた。開口率を高くすることにより、出射される合波光の高出力化が可能になる。更にシングルモード光ファイバから出力される信号光とファイバレーザから出力される励起光のオーバーラップを高めることができ、増幅率が高まる。しかし、高い開口率で合波光を出射すると、合波光の輝度が低下してしまうため、高輝度光源には不向きであった。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の光源から出射される光を光学手段を用いずに光ファイバによって合波して、光強度の均一な合波光を得るための合波光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以上の課題を解決するために、請求項1に記載の合波光源は、複数の光源と、該複数の光源から出射された光を入射する複数の光導波路と、該複数の光導波路の出射端から延びた該光導波路が一体化されて形成され、前記複数の光導波路から出射された光を合波して合波光を出射する合波手段と、該合波手段の出射端に接続された透明媒体と、を備え、前記透明媒体の入射端面が、前記合波手段の出射端面の断面積以上であることを特徴とする。
【0008】
ここで、複数の光導波路が一体化されて形成される合波手段の形態には、コア部とクラッド部を有する光導波路において、コア部が実質的に一体化したもの、及びコア部とクラッド部の何れも一体化したもの等が含まれる。
【0009】
また、請求項2に記載の合波光源のように、前記透明媒体が、コアとクラッドを有する光導波路であり、例えば、ライトガイド等であってもよい。
【0010】
請求項3に記載の合波光源は、複数の光源と、該複数の光源から出射された光を入射する複数の光導波路と、該複数の光導波路の出射端から延びた該光導波路が一体化されて形成され、前記複数の光導波路から出射された光を合波して合波光を出射する合波手段と、を備え、前記合波手段の光導波路長が、前記合波手段が光強度の均一な合波光を出射するために十分な長さを有するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
複数の光導波路を一体化して合波手段を形成し、複数の光導波路に入射された光を合波手段で合波して、該合波手段から出射された合波光を透明媒体に入射することにより、光強度の均一な合波光を得ることができる。また、合波手段の出射端面の断面積以上の断面積である入射端面を持つ透明媒体に合波光を入射させることによって、合波手段のコアに導波された光は勿論、クラッドに漏れた光も透明媒体に入射させることができるため、光損失を抑えることができる。
【0012】
そして、光学手段を用いて合波せず、合波手段内において合波を行うため、安定した合波光を得ることができ、光学手段にかかるコストを削減することができる。更に、合波のために光学手段を用いると、光導波路の出射端面や透明媒体の入射端面が大気にさらされるため、汚染による性能劣化が問題となるが、合波手段内において合波を行うことによって合波部分が大気にさらされず、汚染による性能劣化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0014】
〔第1の実施の形態〕
図1は第1の実施の形態における合波光源100を示した図である。合波光源100は、光源1と、レンズ2と、マルチモード光ファイバ(光導波路)3と、マルチモード光ファイバ3が一体化されて形成された合波器(合波手段)4と、ロッドインテグレータ(透明媒体)5とを備えて構成される。
【0015】
光源1として半導体レーザ、発光ダイオード等を用いる。各光源1から出射される光の光路上には各光源1に対応してレンズ2が配置され、各光源1から出射された光はレンズ2を介して各マルチモード光ファイバ3の入射端面に結合されて入射される。尚、光源1とマルチモード光ファイバ3の数は異なっていてもよく、例えば、1つの光源1から出射された光がレンズ2を介して複数のマルチモード光ファイバ3に入射されるように構成してもよい。また、マルチモード光ファイバ3は、石英ファイバ、ガラスファイバ、プラスチックファイバ等の何れでもよい。
【0016】
各マルチモード光ファイバ3の出射端側のコアは一体化されて合波器4を形成し、マルチモード光ファイバ3に入射された光が合波器4において合波され、合波光がロッドインテグレータ5に入射される。合波光が入射されるロッドインテグレータ5の入射端面の断面積は、合波器4の出射端面の断面積以上であることが望ましい。これにより、合波器4においてクラッドに漏れた光もロッドインテグレータ5に入射させることができ、光損失を抑えることができる。
【0017】
尚、本実施の形態では、透明媒体としてロッドインテグレータを用いた場合について説明しているが、入射された合波光の強度を均一化して出射するものであれば何れの手段でもよく、例えば大口径石英ファイバ、大口径プラスチックファイバ等でもよい。ここで大口径とは直径100[μm]以上の口径を示す。また、ロッドインテグレータのように直方体の形をしたもの以外に円形、その他の方形の形状をなす透明媒体であっても適用可能である。
【0018】
次に、合波器4の作製方法について図2を用いて説明する。最初にマルチモード光ファイバ3の所定の領域Aの被覆31を除去し(図2(1))、被覆31の除去されたマルチモード光ファイバ3を複数本束ねる。続いて、被覆31が除去された領域Aを加熱によって軟化させる。この加熱処理によって複数のマルチモード光ファイバ3の加熱部分の各コアが一体化されて1つのコアとなる。
【0019】
そして複数のマルチモード光ファイバ3の両端を引っ張って、加熱処理によって軟化された部分を伸延させる(図2(2))。この伸延処理によってマルチモード光ファイバ3の軟化部分が細径化され、マルチモード光ファイバ3の両端のファイバ径より軟化部分のファイバ径が細いテーパ構造となる。このように光ファイバが細径化すると導波する光の閉じ込めが弱くなるため、モード径を広げることができる。ここで、マルチモード光ファイバ3を加熱により軟化させる領域は3mm長程度でよいが、3〜20mm長の領域を軟化させることにより、伸延処理の際に軟化部分を緩やかなテーパ構造にすることができる。これにより、合波光の損失を低減させることができる。
【0020】
次に、マルチモード光ファイバ3の細径化された領域のうち、
NAinput×Dinput≦NAoutput×Doutput ・・・(1)
の式を満足する位置でマルチモード光ファイバ3を切断し、その切断面32に対して加熱融着やコネクタ等を用いた機械的な接続方法でロッドインテグレータ5を接続する(図2(3)、(4))。尚、NAinputはマルチモード光ファイバ3の切断面32における開口率、Dinputは切断面32の断面積、NAoutputはロッドインテグレータ5の入射端面の開口率、Doutputはロッドインテグレータ5の切断面32との接続面の断面積である。また、マルチモード光ファイバ3において、加熱・伸延処理によって複数のコアが1つのコアとなった部分が合波器4に相当する。
【0021】
上述した方法で作製された合波光源100のマルチモード光ファイバ3及びロッドインテグレータ5における長さ方向の断面図を図3に示す。図3において、点線Aの位置の断面図を図4(A)、点線Bの位置の断面図を図4(B)、点線Cの位置の断面図を図4(C)、点線Dの位置の断面図を図4(D)に示す。
【0022】
位置Aにおいては、マルチモード光ファイバ3のコアとクラッドの境界がステップ状に変化するステップインデックスと呼ばれる境界面になる。加熱・伸延処理の行われた部分(位置B、C及びD)はコアとクラッドの境界面のドーパントが熱拡散し、なだらかな屈折率分布となる。更に、位置C及びDのようにファイバ外径が小さくなると、光ファイバのほぼ全域に光が導波される状態となる。
【0023】
以上、説明したように、複数のマルチモード光ファイバ3を束ね、加熱・伸延処理等によって各コアを一体化し、切断して合波器4を形成し、合波器4の出射端(切断面32)にロッドインテグレータ5を接続して合波光源100を形成することによって、光強度の均一な合波光を得ることができる。また、合波器4の出射端面(切断面32)の断面積以上の断面積の入射端面を持つロッドインテグレータ5に合波光を入射させることによって、合波器4のコアに導波された光は勿論、クラッドに漏れた光もロッドインテグレータ5に入射させることができるため、光損失を抑えることができる。
【0024】
そして、光学手段を用いて合波せず、合波器4内において合波が行われるため、安定した合波光を得ることができ、光学手段にかかるコストを削減することができる。また、合波のために光学手段を用いると、マルチモード光ファイバ3の出射端面やロッドインテグレータ5の入射端面が大気にさらされるため、汚染による性能劣化が問題となるが、合波器4内において合波を行うことによって、合波部分が大気にさらされず汚染による性能劣化を防ぐことができる。
【0025】
尚、本実施の形態において、マルチモード光ファイバ3が一体化され合波器4を形成する形態としてマルチモード光ファイバ3のコア部とクラッド部が実質的に一体化した場合について説明したが、マルチモード光ファイバ3のコア部のみが実質的に一体化した形態であってもよい。
【0026】
〔第2の実施の形態〕
第1の実施の形態では、合波器4aの出射端面にロッドインテグレータ5を接続した合波光源100について説明した。第2の実施の形態では、合波器を透明媒体としたときの合波光源200について説明する。尚、図1において説明した構成要素と同様のものについては同じ符号を付し、説明は省略する。
【0027】
図5は、第2の実施の形態における合波光源200を示した図である。合波光源200は、光源1と、レンズ2と、マルチモード光ファイバ3と、マルチモード光ファイバ3の各コアが一体化されて形成された合波器(合波手段)4aとを備えて構成される。
【0028】
合波器4aは第1の実施の形態において説明した方法で形成される。合波器4aの光導波路長は、光強度が均一である合波光を出射するために十分な長さにし(例えば5[mm]以上)、合波光の光強度を均一化させて出射させる。従って、合波器4aの出射端側にロッドインテグレータ等の透明媒体を配置しなくてもよい。このようにロッドインテグレータ等を用いずに合波器4aから光強度が均一化された合波光を出射させることができるため、合波光源200の小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】第1の実施の形態における合波光源を示した図
【図2】合波光源の製造方法を説明するための図
【図3】マルチモード光ファイバと合波器の長さ方向の断面図
【図4】マルチモード光ファイバと合波器の各位置における断面図
【図5】第2の実施の形態における合波光源を示した図
【符号の説明】
【0030】
100、200 合波光源
1 光源
2 レンズ
3 マルチモード光ファイバ
4 合波器
5 ロッドインテグレータ




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013