JP2021110898A - 光デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】融着接続部における光の損失を低減できる光デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】光デバイス１０の製造方法は、実効断面積が互いに異なり、コア１１またはクラッド１２に屈折率を変化させるドーパントが添加されている第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２の端面同士を突き当てる突き当て工程と、第１光ファイバと第２光ファイバとの突き当て面Ｐを加熱して、第１光ファイバと第２光ファイバとを融着接続させる加熱工程と、を有する。加熱工程において、第１光ファイバおよび第２光ファイバの少なくとも一方のドーパントを拡散移動させることで、突き当て面における第１光ファイバと第２光ファイバとの実効断面積の差異を小さくする。【選択図】図１

Description

本発明は、光デバイスの製造方法に関する。

特許文献１には、２本の光ファイバを互いに融着接続させて一体化させる方法が開示されている。融着接続により一体化された２本の光ファイバ（以下、光デバイスという）は、レーザ装置などに用いられる。

特開２０１７−１９４４９７号公報

このような光デバイスを製造する際に、実効断面積（Aeff）が完全に一致した２本の光ファイバを用意することは容易ではない。そして、２本の光ファイバの実効断面積が相違していると、融着接続部における光の損失が大きくなる。

本発明はこのような事情を考慮してなされ、融着接続部における光の損失を低減できる光デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光デバイスの製造方法は、実効断面積が互いに異なり、コアまたはクラッドに屈折率を変化させるドーパントが添加されている第１光ファイバおよび第２光ファイバの端面同士を突き当てる突き当て工程と、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの突き当て面を加熱して、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとを融着接続させる加熱工程と、を有し、前記加熱工程において、前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバの少なくとも一方のドーパントを拡散移動させることで、前記突き当て面における前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの実効断面積の差異を小さくする。

上記態様によれば、加熱工程において、融着接続部における２本の光ファイバの実効断面積の差異を小さくすることで、融着接続部における光の損失を低減することができる。

ここで、上記態様の光デバイスの製造方法は、前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち、一方に光源を接続し、他方に測定器を接続し、前記光源から出射されて前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバを通過した光のビーム品質を、前記測定器によって確認する確認工程を含んでいてもよい。

また、前記突き当て面と前記加熱工程における加熱点とが、長手方向においてずれていてもよい。

また、前記第１光ファイバの前記クラッドおよび前記第２光ファイバの前記クラッドには、屈折率を低下させる前記ドーパントが添加され、前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち、前記突き当て面における実効断面積が小さい方に、前記加熱点がずれていてもよい。

また、前記第１光ファイバの前記コアおよび前記第２光ファイバの前記コアには、屈折率を上昇させる前記ドーパントが添加され、前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち、前記突き当て面における実効断面積が小さい方に、前記加熱点がずれていてもよい。

また、前記第１光ファイバの前記クラッドおよび前記第２光ファイバの前記クラッドには、屈折率を低下させる前記ドーパントが添加され、前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち、前記突き当て面における実効断面積が小さい方の前記クラッドへの前記ドーパントの添加量が、他方の前記クラッドへの前記ドーパントの添加量よりも多くてもよい。

また、前記加熱工程の前における前記第１光ファイバの実効断面積が前記第２光ファイバの実効断面積よりも小さく、前記加熱工程により、前記第１光ファイバの実効断面積を増加させ、かつ、前記第２光ファイバの実効断面積を減少させてもよい。

また、前記第１光ファイバの前記コアに屈折率を増加させるドーパントが添加され、前記第１光ファイバの前記クラッドに屈折率を減少させるドーパントが添加され、前記第２光ファイバの前記コアに屈折率を低下させるドーパントが添加されていてもよい。

また、前記第２光ファイバの前記コアに添加された、屈折率を低下させる前記ドーパントを第１ドーパントとするとき、前記第２光ファイバの前記コアには屈折率を増加させる第２ドーパントが添加され、前記第２ドーパントの熱による拡散移動の速度が前記第１ドーパントよりも大きくてもよい。

また、前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうちの一方は、前記コアに希土類が添加されている増幅用光ファイバであってもよい。

本発明の上記態様によれば、融着接続部における光の損失を低減できる光デバイスの製造方法を提供することが可能となる。

第１実施形態に係る光デバイスの断面図である。 第１実施形態における融着接続器の一例を示す図である。 第１光ファイバの断面および屈折率分布を示しており、（ａ）は加熱工程前の状態、（ｂ）は加熱工程後の状態である。 第５実施形態に係るレーザ装置の概略図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態の光デバイスおよびその製造方法について、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、光デバイス１０は、コア１１と、クラッド１２（第１クラッド）と、ポリマークラッド１３（第２クラッド）と、第１被覆層１４と、第２被覆層１５と、を有している。光デバイス１０は、第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２とが互いに融着接続されることで構成されている。図示は省略するが、融着接続前の第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２もそれぞれ、コア１１と、クラッド１２と、ポリマークラッド１３と、第１被覆層１４と、第２被覆層１５と、を有している。

光デバイス１０は、クラッド１２およびポリマークラッド１３を有する、いわゆるダブルクラッドファイバである。ただし、光デバイス１０は、ポリマークラッド１３を有していなくてもよい。また、本実施形態の光デバイス１０は第１被覆層１４および第２被覆層１５を有しているが、被覆層の数は適宜変更可能である。

（方向定義）
本実施形態では、光デバイス１０の長手方向を単に「長手方向」という。また、長手方向において、第１光ファイバＦ１側を−Ｚ側といい、第２光ファイバＦ２側を＋Ｚ側という。

第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２は、互いに同種であってもよい。なお、本明細書において２本の光ファイバが「同種」であるとは、コア１１およびクラッド１２に含有されているドーパントの種類が同じであることをいう。
第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２は、シングルモードファイバであってもよいし、マルチモードファイバであってもよい。

コア１１は石英ガラスにより形成されている。クラッド１２は、石英ガラスにより形成され、コア１１を囲っている。クラッド１２には、石英ガラスの屈折率を低下させるドーパント（ダウンドーパントともいう）が添加されている。このようなドーパントとしては、Ｆ（フッ素）、Ｂ（ホウ素）、などを採用することができる。ダウンドーパントの添加により、少なくともコア１１との界面において、クラッド１２の屈折率はコア１１よりも低くなっている。これにより、光をコア１１内に閉じ込めることができる。

必要に応じて、コア１１またはクラッド１２に、屈折率を下げる目的以外のドーパント（例えば粘度調整のため等）を添加してもよい。また、コア１１に、Ge（ゲルマニウム）、Ｃｌ（塩素）、Ｐ（リン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｅ（セリウム）などの屈折率を上昇させるドーパント（アップドーパントともいう）を添加してもよい。
ポリマークラッド１３の材質は、ＵＶ硬化型樹脂でもよく、熱硬化型樹脂であってもよい。ポリマークラッド１３は、クラッド１２の屈折率よりも低い屈折率を有する材質により形成されている。

第１被覆層１４は、ポリマークラッド１３を覆っている。第２被覆層１５は、第１被覆層１４を覆っている。被覆層１４、１５としては、樹脂などを用いることができる。例えば、ウレタンアクリレート系、ポリブタジエンアクリレート系、エポキシアクリレート系、シリコーンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系のＵＶ硬化型樹脂を、被覆層１４、１５として採用してもよい。

ここで、融着接続部における光の損失を小さくするためには、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２の実効断面積（Aeff）がなるべく一致していることが好ましい。しかしながら、融着接続前において、第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２との実効断面積が必ずしも一致しているとは限らない。そこで本実施形態では、以下のような工程を採用することで、実効断面積の差異を小さくしている。

まず、光デバイス１０の元となる第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２を準備する（準備工程）。このとき、各光ファイバＦ１、Ｆ２の実効断面積を予め測定しておく。例えば、２本以上の光ファイバの実効断面積を測定し、基準値よりも大きい実効断面積を有する光ファイバと、基準値よりも小さい実効断面積を有する光ファイバと、にグループ分けしておいてもよい。基準値は、設計上の目標値であってもよいし、複数の光ファイバについての平均値であってもよい。本明細書では、第１光ファイバＦ１の実効断面積が、第２光ファイバＦ２の実効断面積よりも小さい場合について説明する。

次に、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２の端部において、ポリマークラッド１３、第１被覆層１４、および第２被覆層１５を除去し、クラッド１２を露出させる。そして、クラッド１２が露出した端部において、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２の端面同士を突き当てる（突き当て工程）。すなわち、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２の、コア１１同士およびクラッド１２同士を突き当てる。以下、突き当てられた第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２の端面を「突き当て面Ｐ」という。第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２とが融着接続された後、すなわち光デバイス１０が製造された後においては、突き当て面Ｐは消失するため、図１では突き当て面Ｐを仮想線（一点鎖線）により表している。

突き当て工程は、図２に示すような融着接続器１００を用いて行うことが好ましい。融着接続器１００は、第１光ファイバＦ１の軸線と第２光ファイバＦ２の軸線とが一致し、かつ光ファイバＦ１、Ｆ２の端面同士が突き当たるように、光ファイバＦ１、Ｆ２を保持して位置決めすることができる。なお、図２に示す融着接続器１００の形状は一例であり、適宜変更可能である。

次に、突き当て面Ｐを加熱して、第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２とを融着接続する（加熱工程）。加熱の具体的な方法は適宜変更可能であるが、融着接続器１００によるアーク放電を用いるとよい。融着接続器１００は、突き当て面Ｐと加熱点Ｈとの長手方向における相対的な位置を微調整することができるように構成されている。

ここで本実施形態では、図１に示すように、加熱工程における加熱点Ｈが突き当て面Ｐよりも第１光ファイバＦ１側（−Ｚ側）にずれている。加熱点Ｈが突き当て面Ｐから長手方向にずれていても、伝熱によって突き当て面Ｐが加熱されて、光ファイバＦ１、Ｆ２が溶融して融着する。このように、加熱点Ｈが突き当て面Ｐからずれていることで、ずれている側の光ファイバ（第１光ファイバＦ１）のドーパントを積極的に拡散移動させることができる。そして、突き当て面Ｐにおける第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２との実効断面積の差異を小さくすることができる。以下、図３（ａ）、（ｂ）を用いて、より詳しく説明する。

図３（ａ）は、加熱工程を行う前における第１光ファイバＦ１の断面および屈折率分布を示している。図３（ａ）の下部に示すように、コア１１の屈折率はクラッド１２の屈折率よりも大きい。これは、クラッド１２に屈折率を低下させるドーパントが添加されているためである。

加熱工程においてクラッド１２が熱せられると、クラッド１２に添加されているドーパントが拡散移動し、コア１１内に進入する。すると、コア１１とクラッド１２との界面近傍において、クラッド１２内のドーパントの量が減少し、コア１１内のドーパントの量が増加する。その結果、図３（ｂ）に示すように、コア１１とクラッド１２との界面近傍において、クラッド１２の屈折率が上昇し、コア１１の屈折率が低下する。図３（ａ）と図３（ｂ）とで、屈折率が立ち上がっている部分の幅Ｗ１、Ｗ２を比較すると、図３（ｂ）における幅Ｗ２の方が大きくなっている。コア１１の実効断面積は、屈折率の立ち上がりの幅Ｗ１、Ｗ２が大きいほど大きくなる。つまり、第１光ファイバＦ１の実効断面積は、加熱工程によって大きくなっている。

そして本実施形態では、加熱工程を行う前の状態において、第１光ファイバＦ１の実効断面積が第２光ファイバＦ２の実効断面積よりも小さくなっている。従って、加熱工程の際に第１光ファイバＦ１の実効断面積を大きくすることで、光ファイバＦ１、Ｆ２の実効断面積の差異を小さくすることができる。なお、加熱点Ｈは突き当て面Ｐの近傍であるため、第２光ファイバＦ２でもドーパントの拡散移動が生じ、第２光ファイバＦ２の実効断面積が増大しうる。しかしながら、加熱点Ｈが第１光ファイバＦ１側にずれていることで、第１光ファイバＦ１における実効断面積の増分は、第２光ファイバＦ２における実効断面積の増分より大きくなる。したがって、加熱工程により第２光ファイバＦ２の実効断面積が大きくなったとしても、突き当て面Ｐにおける実効断面積の差異を小さくすることができる。

ここで、加熱時間が長いほど、ドーパントの拡散移動の量が増加し、第１光ファイバＦ１の実効断面積が大きくなる。このため、加熱時間が過剰であると、第１光ファイバＦ１の実効断面積が第２光ファイバＦ２の実効断面積よりも大きくなってしまい、かえって実効断面積の差異が大きくなってしまうことも考えられる。そこで図２に示すように、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２のうち、一方に光源１０１を接続し、他方に測定器１０２を接続してもよい。そして、光源１０１から光を出射させ、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２を通過した光のビーム品質（例えばＭ^２：M Square）を、測定器１０２によって確認してもよい（確認工程）。

突き当て面Ｐにおける実効断面積が大きく異なっているほど、測定器１０２により測定されるビーム品質が低下する。逆に言えば、測定器１０２によって測定されたビーム品質が所定範囲内である場合、突き当て面Ｐにおける実効断面積の差異も所定範囲内である。したがって、上記の確認工程を行うことで、第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２との実効断面積の差異が所定の範囲内であるか否かを確認することができる。確認工程の結果、実効断面積の差異が所定の範囲内であれば加熱工程を終了し、実効断面積の差異が所定の範囲内でなければ加熱工程を継続するとよい。第１光ファイバＦ１の実効断面積が大きくなりすぎた場合、加熱点Ｈを第２光ファイバＦ２側にずらして加熱工程を継続し、第２光ファイバＦ２の実効断面積を大きくすることも可能である。

なお、石英ガラス内における拡散の速度を考慮すると、屈折率を低下させるドーパントとしてはＦ（フッ素）が好適である。Ｆを用いることで、ドーパントをクラッド１２からコア１１に移動させ、第１光ファイバＦ１の実効断面積を増大させることができる。

なお、加熱工程および確認工程の後、クラッド１２が露出された部分を、樹脂によって再度被覆してもよい。この場合、再度設けられた被覆（再被覆部）によって、クラッド１２の外周面を保護することができる。ただし、例えば漏れ光による発熱などの懸念が無い場合には、再被覆部を設けなくてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

第１実施形態では、クラッド１２に添加されている、屈折率を低下させるドーパントを拡散移動させることで、第１光ファイバＦ１の実効断面積を上昇させた。これに対して第２実施形態では、コア１１に添加されている、屈折率を上昇させるドーパントを拡散移動させることで、第１光ファイバＦ１の実効断面積を増加させる。

本実施形態でも、加熱工程における加熱点Ｈが、突き当て面Ｐよりも−Ｚ側にずれている。すなわち、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２のうち、突き当て面Ｐにおける実効断面積が小さい側に、加熱点Ｈがずれている。本実施形態では、加熱工程を行うことで、第１光ファイバＦ１のコア１１に含まれている屈折率を上昇させるドーパントが、クラッド１２に向けて拡散移動する。これにより、コア１１とクラッド１２との境界面の近傍において、コア１１の屈折率が低下するとともに、クラッド１２の屈折率が上昇する。したがって、第１実施形態と同様に、第１光ファイバＦ１の実効断面積を増加させて、融着接続部にける第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２との実効断面積の差異を小さくすることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

第１実施形態および第２実施形態では、加熱点Ｈが突き当て面Ｐから長手方向にずれていたが、本実施形態では加熱点Ｈと突き当て面Ｐとの長手方向における位置を一致させる。
本実施形態における第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２では、クラッド１２に添加されている屈折率を低下させるドーパントの添加量が異なる。より詳しくは、実効断面積が小さい第１光ファイバＦ１のクラッド１２へのドーパントの添加量が、第２光ファイバＦ２のクラッド１２へのドーパントの添加量よりも多くなっている。

本実施形態の場合、加熱点Ｈと突き当て面Ｐとが一致しているため、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２の双方が略均等に加熱される。このため、光ファイバＦ１、Ｆ２の双方において、屈折率を低下させるドーパントがクラッド１２からコア１１に拡散移動し、実効断面積が増加する。ここで、第１光ファイバＦ１のクラッド１２へのドーパントの添加量が大きいことにより、第２光ファイバＦ２よりも第１光ファイバＦ１の方が、実効断面積の増加分が大きくなる。したがって、突き当て面Ｐにおける実効断面積の差異を小さくすることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
第１〜第３実施形態では、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２が双方とも加熱によって実効断面積が増加するが、第１光ファイバＦ１の方が実効断面積の増加量が大きいことで、両者の実効断面積の差異を小さくした。これに対して第４実施形態では、第１光ファイバＦ１は加熱により実効断面積が増加し、第２光ファイバＦ２は加熱により実効断面積が減少する。

本実施形態の第１光ファイバＦ１は、例えばＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）ファイバであり、コア１１にはアップドーパントが添加され、クラッド１２にはダウンドーパントが添加されている。本実施形態の第２光ファイバＦ２は、例えば増幅用光ファイバであり、コア１１には、希土類であるＹｂと、ダウンドーパントであるＢと、が添加されている。

本実施形態では、第１光ファイバＦ１が加熱されると、コア１１のアップドーパントがクラッド１２に拡散移動し、かつ、クラッド１２のダウンドーパントがコア１１に拡散移動する。これにより、第１光ファイバＦ１の実効断面積が大きくなる。一方、第２光ファイバＦ２が加熱されると、コア１１からクラッド１２に向けてダウンドーパントが拡散移動することで、コア１１におけるクラッド１２との境界近傍の屈折率が低下する。これにより、第２光ファイバＦ２の実効断面積が小さくなる。すなわち、加熱により、第１光ファイバＦ１の実効断面積は増加し、第２光ファイバＦ２の実効断面積が減少する。このため、加熱前の第１光ファイバＦ１の実効断面積が第２光ファイバＦ２より小さくても、加熱によって、第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２との実効断面積の差異を小さくできる。

以上説明したように、第１〜第４実施形態に係る光デバイス１０の製造方法は、突き当て工程と、加熱工程と、を有している。突き当て工程では、実効断面積が互いに異なり、コア１１またはクラッド１２に屈折率を変化させるドーパントが添加されている第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２の端面同士を突き当てる。加熱工程では、第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２との突き当て面Ｐを加熱して、第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２とを融着接続させる。そして加熱工程において、第１光ファイバＦ１のドーパントを拡散移動させることで、突き当て面Ｐにおける第１光ファイバＦ１と第２光ファイバＦ２との実効断面積の差異を小さくしている。

このような製造方法によって製造された光デバイス１０によれば、融着接続部における実効断面積の差異が小さくなるため、融着接続部における光の損失を低減することができる。

また、第１〜第４実施形態に係る製造方法は、確認工程を含んでいてもよい。確認工程では、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２のうち、一方に光源１０１を接続し、他方に測定器１０２を接続し、光源１０１から出射されて第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２を通過した光のビーム品質を、測定器１０２によって確認する。この構成によれば、加熱工程によってかえって実効断面積の差異が大きくなってしまうことを抑制できる。

また、第１実施形態および第２実施形態に係る製造方法では、突き当て面Ｐと加熱工程における加熱点Ｈとが長手方向においてずれている。
また、第１実施形態では、第１光ファイバＦ１のクラッド１２および第２光ファイバＦ２のクラッド１２には、屈折率を低下させるドーパントが添加され、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２のうち、突き当て面Ｐにおける実効断面積が小さい方に、加熱点Ｈがずれている。
また、第２実施形態では、第１光ファイバＦ１のコア１１および第２光ファイバＦ２のコア１１には、屈折率を上昇させるドーパントが添加され、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２のうち、突き当て面Ｐにおける実効断面積が小さい方に、加熱点Ｈがずれている。

このように、長手方向における加熱点Ｈの位置を、突き当て面Ｐに対して長手方向にずらすことで、容易に実行断面積の差異を小さくすることができる。

また、第３実施形態に係る製造方法では、第１光ファイバＦ１のクラッド１２および第２光ファイバＦ２のクラッド１２には、屈折率を低下させるドーパントが添加され、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２のうち、突き当て面Ｐにおける実効断面積が小さい方のクラッド１２へのドーパントの添加量が、他方のクラッド１２へのドーパントの添加量よりも多い。

この構成によれば、長手方向における加熱点Ｈの位置を、突き当て面Ｐに一致させる場合でも、実効断面積の差異を小さくすることができる。

また、第４実施形態に係る製造方法では、加熱工程の前における第１光ファイバＦ１の実効断面積が第２光ファイバＦ２の実効断面積よりも小さく、加熱工程により、第１光ファイバＦ１の実効断面積を増加させ、かつ、第２光ファイバＦ２の実効断面積を減少させる。この構成によれば、加熱点Ｈが突き当て面Ｐに対して＋Ｚ側あるいは−Ｚ側のどちらにずれていたとしても、実効断面積の差異を小さくすることができる。

また、第４実施形態では、第１光ファイバＦ１のコア１１に屈折率を増加させるドーパントが添加され、第１光ファイバＦ１のクラッド１２に屈折率を減少させるドーパントが添加され、第２光ファイバＦ２のコア１１に屈折率を低下させるドーパントが添加されている。この構成により、加熱工程によって第１光ファイバＦ１の実効断面積が増加し、かつ第２光ファイバＦ２の実効断面積が減少する製造方法を実現できる。

（第５実施形態）
次に、本発明に係る第５実施形態について説明する。本実施形態では、第１〜第４実施形態において説明した製造方法によって製造された光デバイス１０を用いたレーザ装置について説明する。光デバイス１０の基本的な構成は第１〜第３実施形態と同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

図４に示すように、レーザ装置１は、前方励起光源２と、第１コンバイナ３と、第１ＦＢＧファイバ４と、増幅用光ファイバ５と、第２ＦＢＧファイバ６と、第２コンバイナ７と、後方励起光源８と、出力端９と、を備えている。第１ＦＢＧファイバ４には、ＨＲ−ＦＢＧ（High Reflectivity-Fiber Bragg Grating）４ａが形成されている。第２ＦＢＧファイバ６には、ＯＣ−ＦＢＧ（Output Coupler-Fiber Bragg Grating）６ａが形成されている。増幅用光ファイバ５、第１ＦＢＧファイバ４、および第２ＦＢＧファイバ６は、励起光源２、８が出射する励起光によってレーザ光を生成する共振器Ｒを構成している。
レーザ装置１は、前方励起光源２および後方励起光源８を備えた双方向励起型である。

図１に示すように、前方励起光源２および後方励起光源８は、増幅用光ファイバ５を挟んで、それぞれ複数配置されている。前方励起光源２は前方励起光を増幅用光ファイバ５に向けて出射し、後方励起光源８は後方励起光を増幅用光ファイバ５に向けて出射する。これら励起光源２、８としては、例えばレーザダイオードを用いることができる。

第１コンバイナ３および第２コンバイナ７は、増幅用光ファイバ５を挟んだ両側に配置されている。第１コンバイナ３は、各前方励起光源２が出射した励起光を、１本の光ファイバに結合し、増幅用光ファイバ５に向かわせる。第２コンバイナ７は、各後方励起光源８が出射した励起光を、１本の光ファイバに結合し、増幅用光ファイバ５に向かわせる。

増幅用光ファイバ５は、１種類または２種類以上の活性元素が添加されたコアと、コアを覆うクラッド（第１クラッド）と、クラッドを覆うポリマークラッド（第２クラッド）と、ポリマークラッドを覆う被覆層と、を有している。増幅用光ファイバ５は、ダブルクラッドファイバである。コアに添加する活性元素としては、例えばエルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、あるいはネオジム（Ｎｄ）などの希土類元素が使用される。これらの活性元素は、励起状態で光を放出する。コアおよびクラッドとしては石英ガラスなどを用いることができる。第２クラッドとしては、ポリマーなどの樹脂を用いることができる。被覆層としては、アクリル樹脂やシリコーン樹脂などの樹脂材料を用いることができる。

第１ＦＢＧファイバ４は、増幅用光ファイバ５の前方に融着接続されている。ＨＲ−ＦＢＧ４ａは、第１ＦＢＧファイバ４のコア内に形成されている。ＨＲ−ＦＢＧ４ａは、励起状態にされた増幅用光ファイバ５の活性元素が放出する光のうち信号光の波長の光をほぼ１００％の反射率で反射するように調整されており、第１ＦＢＧファイバ４の長手方向に沿って一定の周期で高屈折率の部分が繰り返される構造となっている。

第２ＦＢＧファイバ６は、増幅用光ファイバ５の後方に融着接続されている。ＯＣ−ＦＢＧ６ａは、第２ＦＢＧファイバ６のコア内に形成されている。ＯＣ−ＦＢＧ６ａは、ＨＲ−ＦＢＧ４ａとほぼ同様の構造を有しているが、ＨＲ−ＦＢＧ４ａよりも低い反射率で、光を反射するように調整されている。

増幅用光ファイバ５内では、ＨＲ−ＦＢＧ４ａおよびＯＣ−ＦＢＧ６ａで反射した信号光が、増幅用光ファイバ５の長手方向で往復する。信号光は、この往復に伴って増幅されてレーザ光となる。このように、共振器Ｒ内では、光が増幅されてレーザ光が生成される。レーザ光の一部は、ＯＣ−ＦＢＧ６ａを透過し、出力端９に到達し、出力端９からレーザ装置１の外部に出射される。

このようなレーザ装置１では、光ファイバ同士の融着接続部で生じる光の損失が、レーザ装置１の性能の低下につながる場合がある。そこで本実施形態では、レーザ装置１が有する融着接続部に、第１〜第４実施形態で説明した融着接続方法を用いる。例えば、第１ＦＢＧファイバ４および増幅用光ファイバ５のうちの一方を、第１〜第３実施形態における第１光ファイバＦ１とし、他方を第２光ファイバＦ２としてもよい。あるいは、増幅用光ファイバ５および第２ＦＢＧファイバ６のうちの一方を、第１〜第３実施形態における第１光ファイバＦ１とし、他方を第２光ファイバＦ２としてもよい。また、第１ＦＢＧファイバ４または第２ＦＢＧファイバ６を第４実施形態における第１光ファイバＦ１とし、増幅用光ファイバ５を第４実施形態における第２光ファイバＦ２としてもよい。

すなわち、第１光ファイバＦ１および第２光ファイバＦ２のうちの一方は、コア１１に希土類が添加されている増幅用光ファイバ５であってもよい。このような構成によれば、増幅用光ファイバ５と他の光ファイバとの融着接続部における実効断面積の差異が小さくなり、融着接続部における光の損失を低減することができる。したがって、レーザ装置１の性能を向上させることが可能となる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、第５実施形態のレーザ装置１において、増幅用光ファイバ５以外の融着接続部に、第１〜第３実施形態で説明した融着接続方法を採用してもよい。
また、前記第５実施形態における励起光源２、８に代えて、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）方式のレーザユニットを採用しても良い。

また、第４実施形態の第２光ファイバＦ２（Ｙｂ増幅ファイバ）のコア１１に、ダウンドーパントであるＢ（第１ドーパント）に加えて、アップドーパントであるＡｌ（第２ドーパント）を添加してもよい。ＡｌよりもＢの方が熱による拡散移動の速度が大きいため、第２光ファイバＦ２を加熱すると、コア１１からクラッド１２へのＢの移動量がＡｌの移動量よりも大きくなる。この場合も、第２光ファイバＦ２の実効断面積が減少するため、第４実施形態で説明した作用効果が得られる。なお、ＡｌおよびＢに限らず、第２ドーパントの熱による拡散移動の速度が第１ドーパントよりも大きければ、具体的なドーパントの種類は適宜変更してもよい。また、第２光ファイバＦ２の種類はＹｂ増幅ファイバに限らず、適宜変更してもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

例えば、第５実施形態のレーザ装置１において、第１〜第４実施形態で説明した融着接続方法を混在させてもよい。

５…増幅用光ファイバ １０…光デバイス １１…コア １２…クラッド １０１…光源 １０２…測定器 Ｆ１…第１光ファイバ Ｆ２…第２光ファイバ Ｈ…加熱点 Ｐ…突き当て面

Claims (10)

1. 実効断面積が互いに異なり、コアまたはクラッドに屈折率を変化させるドーパントが添加されている第１光ファイバおよび第２光ファイバの端面同士を突き当てる突き当て工程と、
   前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの突き当て面を加熱して、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとを融着接続させる加熱工程と、を有し、
   前記加熱工程において、前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバの少なくとも一方のドーパントを拡散移動させることで、前記突き当て面における前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの実効断面積の差異を小さくする、光デバイスの製造方法。
2. 前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち、一方に光源を接続し、他方に測定器を接続し、前記光源から出射されて前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバを通過した光のビーム品質を、前記測定器によって確認する確認工程を含む、請求項１に記載の光デバイスの製造方法。
3. 前記突き当て面と前記加熱工程における加熱点とが、長手方向においてずれている、請求項１または２に記載の光デバイスの製造方法。
4. 前記第１光ファイバの前記クラッドおよび前記第２光ファイバの前記クラッドには、屈折率を低下させる前記ドーパントが添加され、
   前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち、前記突き当て面における実効断面積が小さい方に、前記加熱点がずれている、請求項３に記載の光デバイスの製造方法。
5. 前記第１光ファイバの前記コアおよび前記第２光ファイバの前記コアには、屈折率を上昇させる前記ドーパントが添加され、
   前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち、前記突き当て面における実効断面積が小さい方に、前記加熱点がずれている、請求項３に記載の光デバイスの製造方法。
6. 前記第１光ファイバの前記クラッドおよび前記第２光ファイバの前記クラッドには、屈折率を低下させる前記ドーパントが添加され、
   前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち、前記突き当て面における実効断面積が小さい方の前記クラッドへの前記ドーパントの添加量が、他方の前記クラッドへの前記ドーパントの添加量よりも多い、請求項１または２に記載の光デバイスの製造方法。
7. 前記加熱工程の前における前記第１光ファイバの実効断面積が前記第２光ファイバの実効断面積よりも小さく、
   前記加熱工程により、前記第１光ファイバの実効断面積を増加させ、かつ、前記第２光ファイバの実効断面積を減少させる、請求項１または２に記載の光デバイスの製造方法。
8. 前記第１光ファイバの前記コアに屈折率を増加させるドーパントが添加され、
   前記第１光ファイバの前記クラッドに屈折率を減少させるドーパントが添加され、
   前記第２光ファイバの前記コアに屈折率を低下させるドーパントが添加されている、請求項７に記載の光デバイスの製造方法。
9. 前記第２光ファイバの前記コアに添加された、屈折率を低下させる前記ドーパントを第１ドーパントとするとき、前記第２光ファイバの前記コアには屈折率を増加させる第２ドーパントが添加され、
   前記第２ドーパントの熱による拡散移動の速度が前記第１ドーパントよりも大きい、請求項８に記載の光デバイスの製造方法。
10. 前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうちの一方は、前記コアに希土類が添加されている増幅用光ファイバである、請求項１から９のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。

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