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JPH11271540A - Optical fiber and machining method therefor - Google Patents

Optical fiber and machining method therefor

Info

Publication number
JPH11271540A
JPH11271540A JP10070696A JP7069698A JPH11271540A JP H11271540 A JPH11271540 A JP H11271540A JP 10070696 A JP10070696 A JP 10070696A JP 7069698 A JP7069698 A JP 7069698A JP H11271540 A JPH11271540 A JP H11271540A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
core
incident end
incident
face
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.)
Pending
Application number
JP10070696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Ishida
田 修 一 石
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.)
Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Mechatronics Corp
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 Shibaura Mechatronics Corp filed Critical Shibaura Mechatronics Corp
Priority to JP10070696A priority Critical patent/JPH11271540A/en
Publication of JPH11271540A publication Critical patent/JPH11271540A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber which can stably transmit high-output laser light and to provide the machining method therefor. SOLUTION: This optical fiber 1 has a core 2 and a clad 3 which differ in refractive index from each other. Here, a hollow 4 of specific depth is formed on the incidence end surface 2a of the core 2 on the incidence end 1a of the optical fiber on which converged laser light 10 is made incident. This hollow 4 is formed by isotropically etching the incidence end 1a of the optical fiber 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバに係り、
とりわけ高出力のレーザ光を伝送するのに適した光ファ
イバおよびその加工方法に関する。
The present invention relates to an optical fiber,
More particularly, the present invention relates to an optical fiber suitable for transmitting high-power laser light and a processing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】高出力のレーザ光を伝送するのに適した
光ファイバとして石英ガラス系光ファイバが知られてい
る。このような石英ガラス系光ファイバにおいては、材
料として用いられる石英ガラスの高性能化により、連続
出力で数kW程度の大出力のレーザ光を伝送できるよう
になってきている。
2. Description of the Related Art A quartz glass optical fiber is known as an optical fiber suitable for transmitting high-power laser light. In such a silica glass-based optical fiber, a high-performance laser beam of about several kW can be transmitted with continuous output due to the high performance of silica glass used as a material.

【0003】ところで、光ファイバにより伝送可能なレ
ーザ光の出力範囲の上限は、集光された高出力のレーザ
光によるコアの入射端面の破損を考慮して決められる。
なお、入射端面の破損は、入射端面の加工時に生じた加
工影響層の破損しきい値が相対的に低いために生じるも
のであり、この破損しきい値は光ファイバのコアの材料
や、レーザ光の出力パルス波形、入射端面におけるゴミ
の付着、入射端面の仕上げ方法等に応じて異なった値を
とる。
[0003] The upper limit of the output range of laser light that can be transmitted by an optical fiber is determined in consideration of damage to the incident end face of the core due to the collected high-power laser light.
The damage of the incident end face is caused by a relatively low damage threshold of the processing-affected layer generated during the processing of the incident end face. This damage threshold is determined by the material of the optical fiber core or the laser. Different values are taken according to the output pulse waveform of light, the adhesion of dust on the incident end face, the method of finishing the incident end face, and the like.

【0004】ここで、連続出力のレーザ光を光ファイバ
に入射させる場合を例にとると、レーザ光の出力範囲の
上限は、レーザ光の出力をレーザ光の入射面積で除した
レーザ光の平均パワー密度Iでみると、純粋な石英ガラ
スをコアに用いるステップインデックス(SI)型の光
ファイバで約108 W/cm2 程度、ゲルマニウム(G
e)を添加(ドープ)した石英をコアに用いるグレーデ
ッドインデックス(GI)型の光ファイバで約106
/cm2 である。なお、このような高出力のレーザ光を
伝送する光ファイバは、コアの入射端面でのレーザ光の
平均パワー密度を抑えるため、比較的大口径となってい
る。
Here, taking a case where a continuous output laser beam is incident on an optical fiber as an example, the upper limit of the output range of the laser beam is determined by dividing the output of the laser beam by the incident area of the laser beam. Looking at the power density I, a step index (SI) type optical fiber using pure silica glass for the core is about 10 8 W / cm 2 , and germanium (G
e) A graded index (GI) type optical fiber using silica doped with (doped) for the core is about 10 6 W
/ Cm 2 . The optical fiber for transmitting such high-power laser light has a relatively large diameter in order to suppress the average power density of the laser light at the incident end face of the core.

【0005】図7は光ファイバを用いた加工光学系の一
例を示す図である。図7に示す加工光学系は、レーザ7
と、レーザ7から出射したレーザ光10を伝送する光フ
ァイバ1とを備えている。ここで、光ファイバ1の入射
端1a側にはレーザ7から出射したレーザ光10を集光
させる入射レンズ8が設けられ、光ファイバ1の出射端
1b側には光ファイバ1の出射端1bから出射したレー
ザ光10を集光させて加工点11に結像させる結像レン
ズ9が設けられている。
FIG. 7 shows an example of a processing optical system using an optical fiber. The processing optical system shown in FIG.
And an optical fiber 1 for transmitting a laser beam 10 emitted from a laser 7. Here, an incident lens 8 for condensing the laser light 10 emitted from the laser 7 is provided on the incident end 1a side of the optical fiber 1, and the emitting end 1b of the optical fiber 1 is provided on the emitting end 1b side of the optical fiber 1. An imaging lens 9 for converging the emitted laser light 10 to form an image on a processing point 11 is provided.

【0006】このような加工光学系において、加工点1
1に集光するレーザ光10の平均パワー密度Iw は、光
ファイバ1の出射端1bでの平均パワー密度Io と、結
像レンズ9による結像倍率mとに基づいて次式(1)に
より求められる。 Iw =Io ・(1/m)2 … (1)
In such a processing optical system, the processing point 1
The average power density I w of the laser light 10 condensed at 1 is given by the following equation (1) based on the average power density I o at the emission end 1 b of the optical fiber 1 and the imaging magnification m by the imaging lens 9. Required by I w = I o · (1 / m) 2 (1)

【0007】上式(1)において、結像倍率mは、光フ
ァイバ1の出射端1bでのレーザ光10の広がり角θ1
と、結像レンズ9によるレーザ光10の集束角θ2 とに
基づいて次式(2)により求められる。 m=θ1 /θ2 … (2)
In the above equation (1), the imaging magnification m is the divergence angle θ 1 of the laser beam 10 at the emission end 1 b of the optical fiber 1.
And the convergence angle θ 2 of the laser beam 10 by the imaging lens 9, which is obtained by the following equation (2). m = θ 1 / θ 2 (2)

【0008】ここで、上式(1)によれば、結像倍率m
を小さくすることにより加工点11でのレーザ光10の
平均パワー密度Iw を大きくすることができるが、結像
倍率mを小さくすることは結像レンズ9等の集光光学系
のレンズ口径の増大と、作動距離の短縮とをもたらす。
このため、実用上の観点からは、光ファイバ1の出射端
1bでのレーザ光10の平均パワー密度Io を大きくす
ることにより加工点11でのレーザ光10の平均パワー
密度Iw を大きくする必要がある。
Here, according to the above equation (1), the imaging magnification m
Although it is possible to increase the average power density I w of the laser beam 10 at the work point 11 by a smaller, reducing the imaging magnification m is the lens aperture of the converging optical system such as an imaging lens 9 This leads to an increase and a reduction in working distance.
Therefore, from a practical viewpoint, the average power density I w of the laser beam 10 at the processing point 11 is increased by increasing the average power density I o of the laser beam 10 at the emission end 1 b of the optical fiber 1. There is a need.

【0009】なお、上述したように、光ファイバ1の入
射端1aでのレーザ光10の平均パワー密度にはコア2
の入射端面2aの破損に起因する上限値があるので、光
ファイバ1の出射端1bでのレーザ光10の平均パワー
密度Io を無制限に大きくすることはできない。このた
め、従来においては、例えば図8に示すように、光ファ
イバ1の入射端1a側にスロート状の光ファイバ15を
接続してレーザ光10の入射面積を大きくすることによ
り、光ファイバ1の入射端1aでのレーザ光10の平均
パワー密度をできるだけ抑えつつ、光ファイバ1に入射
するレーザ光10の出力を大きくする方法が知られてい
る。
As described above, the average power density of the laser beam 10 at the incident end 1a of the optical fiber 1
Since there is an upper limit value due to damage to the incident end face 2a, it is impossible to indefinitely increase the average power density I o of the laser beam 10 at the exit end 1b of the optical fiber 1. For this reason, conventionally, as shown in FIG. 8, for example, by connecting a throat-shaped optical fiber 15 to the incident end 1a side of the optical fiber 1 to increase the incident area of the laser light 10, the optical fiber 1 There is known a method of increasing the output of the laser beam 10 incident on the optical fiber 1 while suppressing the average power density of the laser beam 10 at the incident end 1a as much as possible.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
においては、光ファイバ1の入射端1aでのレーザ光1
0の平均パワー密度をできるだけ抑えつつ、光ファイバ
1に入射するレーザ光10の出力を大きくするための方
法として、光ファイバ1の入射端1a側にスロート状の
光ファイバ15を接続してレーザ光10の入射面積を大
きくする方法が知られていた。
As described above, in the prior art, the laser beam 1 at the input end 1a of the optical fiber 1 is conventionally used.
As a method for increasing the output of the laser light 10 incident on the optical fiber 1 while suppressing the average power density of the optical fiber 1 as small as possible, a throat-shaped optical fiber 15 is connected to the incident end 1a side of the optical fiber 1 so that the laser light There has been known a method of increasing the incidence area of No. 10.

【0011】しかしながら、このような従来の方法で
は、光ファイバ1の入射端1aでのレーザ光10の平均
パワー密度を抑えることは可能であるが、光ファイバ1
とスロート状の光ファイバ15とを接続部16にて理想
的な状態で接続することが技術的に困難であり、特に高
出力のレーザ光10の伝送において接続部16での損
失、およびこのような損失に起因する接続部16の発熱
等が問題となる。
However, in such a conventional method, it is possible to suppress the average power density of the laser beam 10 at the input end 1a of the optical fiber 1, but the optical fiber 1
It is technically difficult to connect the optical fiber 15 and the throat-shaped optical fiber 15 at the connecting portion 16 in an ideal state. In particular, in the transmission of the high-power laser light 10, the loss at the connecting portion 16, Heat generation of the connecting portion 16 due to a large loss causes a problem.

【0012】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、レーザ光の入射面積を大きくすることによ
り高出力のレーザ光を安定して伝送することができる光
ファイバおよびその加工方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above points, and an optical fiber capable of stably transmitting a high-power laser beam by increasing an incident area of the laser beam, and a processing method thereof. The purpose is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の特徴は、
互いに屈折率の異なるコアおよびクラッドを備え、前記
コアはレーザ光が入射する入射端面を有し、その入射端
面には所定深さの凹部が形成されていることを特徴とす
る光ファイバである。
A first feature of the present invention is as follows.
An optical fiber comprising a core and a clad having different refractive indices from each other, the core having an incident end face on which laser light is incident, and a concave part having a predetermined depth is formed on the incident end face.

【0014】本発明の第2の特徴は、互いに屈折率の異
なるコアおよびクラッドを備えた光ファイバの入射端側
にレジスト膜をコートする工程と、前記レジスト膜のう
ち前記コアの入射端面上にコートされたレジスト膜に所
定スポット径の光を照射してレジスト膜を部分的に感光
させる工程と、前記レジスト膜を現像する工程と、前記
光ファイバの入射端側をエッチング液に浸せきして前記
コアのうち前記レジスト膜が除去された部分をエッチン
グ処理する工程と、前記レジスト膜を剥離する工程とを
含むことを特徴とする光ファイバの加工方法である。
According to a second feature of the present invention, a step of coating a resist film on an incident end side of an optical fiber having a core and a clad having different refractive indices, and forming a resist film on the incident end face of the core in the resist film. Irradiating the coated resist film with light having a predetermined spot diameter to partially expose the resist film; developing the resist film; and immersing the incident end side of the optical fiber in an etchant to form the resist film. An optical fiber processing method, comprising: a step of etching a portion of the core from which the resist film has been removed; and a step of removing the resist film.

【0015】本発明の第3の特徴は、互いに屈折率の異
なるコアおよびクラッドを備えた光ファイバの入射端側
に保護膜をコートする工程と、前記保護膜のうち前記コ
アの入射端面上にコートされた保護膜に所定スポット径
のレーザ光を照射して保護膜を部分的に除去する工程
と、前記光ファイバの入射端側をエッチング液に浸せき
して前記コアのうち前記保護膜が除去された部分をエッ
チング処理する工程と、前記保護膜を剥離する工程とを
含むことを特徴とする光ファイバの加工方法である。な
お本発明の第3の特徴においては、前記所定スポット径
のレーザ光により前記コアの入射端面を部分的に除去す
る工程をさらに含むことが好ましい。
A third feature of the present invention resides in a step of coating a protective film on an incident end side of an optical fiber having a core and a clad having different refractive indices from each other; Irradiating the coated protective film with a laser beam having a predetermined spot diameter to partially remove the protective film; and immersing the incident end side of the optical fiber in an etchant to remove the protective film from the core. An etching method for an optical fiber, comprising: a step of etching the exposed portion; and a step of removing the protective film. In the third aspect of the present invention, it is preferable that the method further includes a step of partially removing the incident end face of the core with the laser beam having the predetermined spot diameter.

【0016】本発明の第1の特徴によれば、光ファイバ
のコアの入射端面に所定深さの凹部を形成しているの
で、平坦な入射端面を有する一般的な光ファイバよりも
大出力のレーザ光を入射させることができる。このた
め、光ファイバの出射端でのレーザ光の平均パワー密度
を増大させることができ、加工光学系等において出射端
側の結像レンズの小口径化および長作動距離化を図りつ
つ加工点でのレーザ光の平均パワー密度を増大させるこ
とができる。
According to the first aspect of the present invention, since the concave portion having a predetermined depth is formed in the incident end face of the core of the optical fiber, a higher output than a general optical fiber having a flat incident end face is provided. Laser light can be incident. For this reason, it is possible to increase the average power density of the laser beam at the emission end of the optical fiber, and to reduce the diameter and the long working distance of the imaging lens on the emission end side in a processing optical system or the like at the processing point. The average power density of the laser beam can be increased.

【0017】また本発明の第2の特徴によれば、平坦な
入射端面を有する一般的な光ファイバの入射端側を等方
的にエッチング処理することにより凹部を形成するの
で、凹部の形成を簡易かつ安価に行うことができる。
According to the second feature of the present invention, the concave portion is formed by isotropically etching the incident end side of a general optical fiber having a flat incident end surface, so that the concave portion is formed. Simple and inexpensive.

【0018】さらに本発明の第3の特徴によれば、光フ
ァイバのコアの入射端面を部分的に除去した後にエッチ
ング処理を行うことができるので、凹部をより深くする
ことができ、このため光ファイバに、より大出力のレー
ザ光を入射することができる。
Further, according to the third feature of the present invention, since the etching process can be performed after the incident end face of the core of the optical fiber is partially removed, the concave portion can be made deeper, so that the light Higher output laser light can be incident on the fiber.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】第1の実施の形態 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明
する。図1(a)および図2(a)乃至(e)は本発明
による光ファイバおよびその加工方法の第1の実施の形
態を示す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1A and 2A to 2E are diagrams showing a first embodiment of an optical fiber and a processing method thereof according to the present invention.

【0020】まず、図1(a)(b)により、光ファイ
バの基本構成について説明する。ここで、図1(a)は
本発明による光ファイバの第1の実施の形態を示す一部
断面図、図1(b)は一般的な光ファイバを示す一部断
面図である。図1(a)(b)に示すように、光ファイ
バ1は、互いに屈折率の異なるコア2およびクラッド3
を備えている。ここで本発明の第1の実施の形態におい
ては、図1(a)に示すように、集光されたレーザ光1
0が入射する光ファイバ1の入射端1a側において、コ
ア2の入射端面2aに所定深さのくぼみ(凹部)4が形
成されている。なお、このようなくぼみ4は、後述する
ように、光ファイバ1の入射端1a側を等方的にエッチ
ング処理することにより形成される。
First, the basic structure of an optical fiber will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1A is a partial sectional view showing a first embodiment of an optical fiber according to the present invention, and FIG. 1B is a partial sectional view showing a general optical fiber. As shown in FIGS. 1A and 1B, an optical fiber 1 has a core 2 and a clad 3 having different refractive indexes from each other.
It has. Here, in the first embodiment of the present invention, as shown in FIG.
On the incident end 1a side of the optical fiber 1 into which 0 enters, a depression (recess) 4 having a predetermined depth is formed in the incident end surface 2a of the core 2. The depression 4 is formed by isotropically etching the incident end 1a side of the optical fiber 1 as described later.

【0021】次に、このような構成からなる本発明の第
1の実施の形態の作用について説明する。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention having such a configuration will be described.

【0022】まず、図1(a)(b)により、図1
(a)に示す光ファイバ1の原理について説明する。図
1(a)に示す光ファイバ1の入射端1a側でのレーザ
光10の入射面積をS、図1(b)に示す一般的な光フ
ァイバ1の入射端1a側でのレーザ光10の入射面積を
S′とすると、入射面積Sは入射面積S′よりもくぼみ
4の分だけ大きくなり、次式(3)が成立する。 S>S′ … (3)
First, FIG. 1A and FIG.
The principle of the optical fiber 1 shown in FIG. The incident area of the laser light 10 on the incident end 1a side of the optical fiber 1 shown in FIG. 1A is S, and the incident area of the laser light 10 on the incident end 1a side of the general optical fiber 1 shown in FIG. Assuming that the incident area is S ', the incident area S is larger than the incident area S' by the amount of the depression 4, and the following equation (3) is established. S> S '... (3)

【0023】このことから、レーザ光10の平均出力ま
たはピーク出力をレーザ光10の入射面積S,S′で除
したレーザ光10の平均パワー密度Ii ,Ii ′は、次
式(4)のようになる。 Ii <Ii ′ … (4)
Accordingly, the average power density I i , I i ′ of the laser beam 10 obtained by dividing the average output or peak output of the laser beam 10 by the incident area S, S ′ of the laser beam 10 is given by the following equation (4). become that way. I i <I i ′ (4)

【0024】従って、光ファイバ1の入射端1a側に入
射可能な平均パワー密度Ii ,Ii′が同程度であると
すると、図1(a)に示す光ファイバ1には図1(b)
に示す一般的な光ファイバ1よりも大出力のレーザ光1
0を入射させることができる。このため、次式(5)の
ように表される光ファイバ1の出射端での平均パワー密
度Io を増大させることができ、図7に示すような加工
光学系において出射端1b側の結像レンズ10の小口径
化および長作動距離化を図りつつ加工点11でのレーザ
光10の平均パワー密度Iw を増大させることができ
る。 Io =(レーザ光の出力)/(光ファイバのコアの出射端面の面積)…(5)
Therefore, assuming that the average power densities I i and I i ′ that can be incident on the incident end 1a side of the optical fiber 1 are substantially the same, the optical fiber 1 shown in FIG. )
Laser light 1 having a larger output than the general optical fiber 1 shown in FIG.
0 can be incident. Therefore, it is possible to increase the average power density I o at the exit end of the optical fiber 1 to be expressed by the following equation (5), forming the exit end 1b side in the machining optical system shown in FIG. 7 thereby increasing the average power density I w of the laser beam 10 at the work point 11 while achieving a small diameter and a long working distance of the image lens 10. I o = (output of laser light) / (area of emission end face of core of optical fiber) (5)

【0025】次に、図2(a)乃至(e)により、図1
(a)に示す光ファイバ1の加工方法について説明す
る。
Next, referring to FIGS. 2A to 2E, FIG.
A method for processing the optical fiber 1 shown in FIG.

【0026】図2(a)に示すように、まず、平坦に仕
上げられた光ファイバ1の入射端1a側にレジスト膜2
0をコートしてベーキングを行う。
As shown in FIG. 2A, first, a resist film 2 is formed on the incident end 1a side of the optical fiber 1 which has been flattened.
Coat 0 and bake.

【0027】次に、図2(b)に示すように、レジスト
膜20のうちコア2の入射端面2a上にコートされたレ
ジスト膜20にくぼみ4の開口部径に対応した所定スポ
ット径のレーザ光等の光を照射してレジスト膜20を部
分的に感光させる。なお図2(b)において、符号20
aは感光部を示している。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the resist film 20 coated on the incident end face 2a of the core 2 in the resist film 20 has a laser having a predetermined spot diameter corresponding to the diameter of the opening of the depression 4. The resist film 20 is partially exposed to light such as light. Note that, in FIG.
a indicates a photosensitive portion.

【0028】その後、図2(c)に示すように、レジス
ト膜20を現像し、感光部20aに対応するレジスト膜
20の一部を除去して開口部20bを形成し、次いで、
図2(d)に示すように、光ファイバ1の入射端1a側
をエッチング液に浸せきしてコア2のうちレジスト膜2
0が除去された部分(開口部20bを介して外部に開口
した部分)をエッチング処理する。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, the resist film 20 is developed, and a part of the resist film 20 corresponding to the photosensitive portion 20a is removed to form an opening 20b.
As shown in FIG. 2D, the incident end 1a side of the optical fiber 1 is immersed in an etching solution to
The portion where 0 has been removed (the portion opened to the outside via the opening 20b) is etched.

【0029】最後に、図2(e)に示すように、光ファ
イバ1の入射端1a側を洗浄した後、レジスト膜20を
剥離し、コア2の入射端面2aにくぼみ4が形成された
最終的な光ファイバ1を製造する。
Finally, as shown in FIG. 2E, after cleaning the incident end 1a side of the optical fiber 1, the resist film 20 is peeled off, and the final concave portion 4 is formed on the incident end surface 2a of the core 2. Optical fiber 1 is manufactured.

【0030】このように本発明の第1の実施の形態によ
れば、光ファイバ1のコア2の入射端面2aに所定深さ
のくぼみ4を形成しているので、平坦な入射端面2aを
有する一般的な光ファイバ1よりも大出力のレーザ光1
0を入射させることができる。このため、光ファイバ1
の出射端でのレーザ光10の平均パワー密度Io を増大
させることができ、図7に示すような加工光学系におい
て出射端1b側の結像レンズ10の小口径化および長作
動距離化を図りつつ加工点11でのレーザ光10の平均
パワー密度Iw を増大させることができる。また、一般
的な光ファイバ1の入射端1a側を等方的にエッチング
処理することによりくぼみ4を形成するので、くぼみ4
の形成を簡易かつ安価に行うことができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, since the recess 4 having a predetermined depth is formed in the incident end face 2a of the core 2 of the optical fiber 1, the optical fiber 1 has a flat incident end face 2a. Laser light 1 with higher output than general optical fiber 1
0 can be incident. Therefore, the optical fiber 1
Average power density I o of the laser beam 10 can be increased at the exit end, a small diameter and a long working distance of the imaging lens 10 of the exit end 1b side in the machining optical system shown in FIG. 7 the average power density I w of the laser beam 10 at the working point 11 can be increased while reducing. Further, since the recess 4 is formed by isotropically etching the incident end 1a side of the general optical fiber 1, the recess 4 is formed.
Can be easily and inexpensively formed.

【0031】第2の実施の形態 次に、図3および図4(a)乃至(e)により、本発明
による光ファイバの第2の実施の形態について説明す
る。本発明の第2の実施の形態は、光ファイバのコアの
入射端面にくぼみを形成する方法が異なる点を除いて、
他は図1(a)および図2(a)乃至(e)に示す第1
の実施の形態と略同一である。本発明の第2の実施の形
態において、図1(a)および図2(a)乃至(e)に
示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して
詳細な説明は省略する。
Second Embodiment Next, an optical fiber according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4A to 4E. The second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that the method of forming the depression in the incident end face of the core of the optical fiber is different.
Others are the first shown in FIGS. 1A and 2A to 2E.
This is substantially the same as the embodiment. In the second embodiment of the present invention, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1A and 2A to 2E are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. I do.

【0032】本発明の第2の実施の形態においては、図
3に示すように、コア2の入射端面2aに図1(a)の
くぼみ4よりも深いくぼみ(凹部)4が形成されてい
る。なお、このようなくぼみ4は、後述するように、光
ファイバ1の入射端1a側をレーザ加工処理およびエッ
チング処理することにより形成される。
In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, a recess (recess) 4 deeper than the recess 4 of FIG. 1A is formed on the incident end face 2a of the core 2. . The depressions 4 are formed by performing laser processing and etching on the incident end 1a side of the optical fiber 1 as described later.

【0033】以下、図4(a)乃至(e)により、図3
に示す光ファイバ1の加工方法について説明する。図4
(a)に示すように、まず、平坦に仕上げられた光ファ
イバ1の入射端1a側にレジスト膜20をコートしてベ
ーキングを行う。
Hereinafter, FIG. 4A to FIG.
The method for processing the optical fiber 1 shown in FIG. FIG.
As shown in (a), first, a resist film 20 is coated on the incident end 1a side of the optical fiber 1 finished to be flat, and baking is performed.

【0034】次に、図4(b)に示すように、レジスト
膜20のうちコア2の入射端面2a上にコートされたレ
ジスト膜20にくぼみ4の開口部径に対応した所定スポ
ット径のレーザ光を照射してレジスト膜20を部分的に
除去して開口部20bを形成し、さらにレーザ光を照射
し続けることにより、図4(c)に示すように、コア2
の入射端面2aを部分的に除去して下孔21を形成す
る。なお、石英ガラスを材料とする光ファイバ1のコア
2の場合には、波長300nm以下の短波長のレーザ光
により除去加工することができる。
Next, as shown in FIG. 4B, the resist film 20 coated on the incident end face 2a of the core 2 in the resist film 20 has a laser having a predetermined spot diameter corresponding to the diameter of the opening of the depression 4. By irradiating light to partially remove the resist film 20 to form an opening 20b, and by continuing to irradiate laser light, as shown in FIG.
Is partially removed to form a pilot hole 21. In the case of the core 2 of the optical fiber 1 made of quartz glass, the core 2 of the optical fiber 1 can be removed by short-wavelength laser light having a wavelength of 300 nm or less.

【0035】その後、図4(d)に示すように、光ファ
イバ1の入射端1a側をエッチング液に浸せきしてコア
2のうちレジスト膜20が除去された部分(開口部20
bを介して外部に開口した部分)をエッチング処理す
る。
Thereafter, as shown in FIG. 4D, the incident end 1a of the optical fiber 1 is immersed in an etchant to remove the resist film 20 of the core 2 (the opening 20).
b) is etched.

【0036】最後に、図4(e)に示すように、光ファ
イバ1の入射端1a側を洗浄した後、レジスト膜20を
剥離し、コア2の入射端面2aにくぼみ4が形成された
最終的な光ファイバ1を製造する。
Finally, as shown in FIG. 4 (e), after cleaning the incident end 1a side of the optical fiber 1, the resist film 20 is peeled off, and the concave portion 4 is formed on the incident end surface 2a of the core 2. Optical fiber 1 is manufactured.

【0037】このように本発明の第2の実施の形態によ
れば、上述した第1の実施の形態の作用効果を奏すると
ともに、光ファイバ1のコア2の入射端面2aを部分的
に除去した後にエッチング処理を行っているので、図2
(a)乃至(e)に示す光ファイバの加工方法に比べて
くぼみ4をより深くすることができ、このため光ファイ
バ1に、より大出力のレーザ光10を入射することがで
きる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the operation and effect of the above-described first embodiment are exhibited, and the incident end face 2a of the core 2 of the optical fiber 1 is partially removed. Since the etching process is performed later, FIG.
The depressions 4 can be made deeper than in the optical fiber processing methods shown in FIGS. 1A to 1E, so that a laser beam 10 with a higher output can be incident on the optical fiber 1.

【0038】なお、上述した第2の実施の形態において
は、エッチング処理の保護膜としてレジスト膜20を用
いているが、これに限らず、剥離可能なペイント膜等を
エッチング処理の保護膜として用いるようにしてもよ
い。
In the above-described second embodiment, the resist film 20 is used as a protective film for the etching process. However, the present invention is not limited to this, and a peelable paint film or the like is used as a protective film for the etching process. You may do so.

【0039】また、上述した第1および第2の実施の形
態においては、光ファイバ1のコア2の入射端面2aに
くぼみ4を形成しているが、これに限らず、図5に示す
ような凹面5をエッチング処理や切削加工等により形成
するようにしてもよい。
In the first and second embodiments described above, the depression 4 is formed in the incident end face 2a of the core 2 of the optical fiber 1. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The concave surface 5 may be formed by etching, cutting, or the like.

【0040】さらに、上述した第1および第2の実施の
形態においては、光ファイバ1のコア2の入射端面2a
にくぼみ4等の凹部を形成しているが、光ファイバ1の
入射端1a側でのレーザ光10の集光位置を調整できる
場合には、コア2の入射端面2aに所定高さの突起部6
(図6参照)または凸面を形成するようにしてもよい。
なお、このような光ファイバ1においては、突起部6等
の集光作用により光ファイバ1のコア2の内部の電界強
度が増大するので、光ファイバ1のコア2の内部が損傷
しないよう、光ファイバ1の入射端1a側でのレーザ光
10の集光位置を手前側にずらすようにするとよい(図
6参照)。
Further, in the above-described first and second embodiments, the incident end face 2a of the core 2 of the optical fiber 1 is used.
Although the concave portion such as the concave portion 4 is formed, if the condensing position of the laser beam 10 on the incident end 1a side of the optical fiber 1 can be adjusted, a projection having a predetermined height is formed on the incident end surface 2a of the core 2. 6
(See FIG. 6) or a convex surface may be formed.
In such an optical fiber 1, since the electric field intensity inside the core 2 of the optical fiber 1 is increased by the light condensing action of the projection 6, etc. It is preferable to shift the focusing position of the laser beam 10 on the side of the incident end 1a of the fiber 1 to the near side (see FIG. 6).

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ファイバのコアの入射端面に所定深さの凹部を形成して
いるので、平坦な入射端面を有する一般的な光ファイバ
よりも大出力のレーザ光を入射させることができる。こ
のため、光ファイバの出射端でのレーザ光の平均パワー
密度を増大させることができ、加工光学系等において出
射端側の結像レンズの小口径化および長作動距離化を図
りつつ加工点でのレーザ光の平均パワー密度を増大させ
ることができる。
As described above, according to the present invention, since a concave portion having a predetermined depth is formed in the incident end face of the core of the optical fiber, it is larger than a general optical fiber having a flat incident end face. Output laser light can be incident. For this reason, it is possible to increase the average power density of the laser beam at the emission end of the optical fiber, and to reduce the diameter and the long working distance of the imaging lens on the emission end side in a processing optical system or the like at the processing point. The average power density of the laser beam can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による光ファイバの第1の実施の形態を
説明するための図。
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of an optical fiber according to the present invention.

【図2】図1に示す光ファイバの加工方法を説明するた
めの図。
FIG. 2 is a view for explaining a method of processing the optical fiber shown in FIG. 1;

【図3】本発明による光ファイバの第2の実施の形態を
示す一部断面図。
FIG. 3 is a partial sectional view showing a second embodiment of the optical fiber according to the present invention.

【図4】図3に示す光ファイバの加工方法を説明するた
めの図。
FIG. 4 is a view for explaining a method of processing the optical fiber shown in FIG. 3;

【図5】本発明による光ファイバの変形例を示す一部断
面図。
FIG. 5 is a partial sectional view showing a modified example of the optical fiber according to the present invention.

【図6】本発明による光ファイバの別の変形例を示す一
部断面図。
FIG. 6 is a partial sectional view showing another modified example of the optical fiber according to the present invention.

【図7】光ファイバを用いた加工光学系の一例を示す
図。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a processing optical system using an optical fiber.

【図8】光ファイバに入射するレーザ光の平均パワー密
度を抑える従来の方法を説明するための図。
FIG. 8 is a view for explaining a conventional method for suppressing the average power density of laser light incident on an optical fiber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ 1a 入射端 1b 出射端 2 コア 2a 入射端面 3 クラッド 4 くぼみ(凹部) 5 凹面(凹部) 6 突起部 7 レーザ 8 入射レンズ 9 結像レンズ 10 レーザ光 11 加工点 15 スロート状の光ファイバ 16 接続部 20 レジスト膜 20a 感光部 20b 開口部 21 下孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber 1a Incident end 1b Outgoing end 2 Core 2a Incident end face 3 Cladding 4 Depression (depression) 5 Depression (depression) 6 Projection 7 Laser 8 Incident lens 9 Imaging lens 10 Laser light 11 Processing point 15 Throat-shaped optical fiber Reference Signs List 16 connection part 20 resist film 20a photosensitive part 20b opening 21 pilot hole

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】互いに屈折率の異なるコアおよびクラッド
を備え、 前記コアはレーザ光が入射する入射端面を有し、その入
射端面には所定深さの凹部が形成されていることを特徴
とする光ファイバ。
1. A core and a clad having different refractive indexes from each other, the core having an incident end face on which laser light is incident, and a concave part having a predetermined depth is formed on the incident end face. Optical fiber.
【請求項2】前記凹部はエッチング処理により形成され
ることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
2. The optical fiber according to claim 1, wherein said concave portion is formed by an etching process.
【請求項3】前記凹部はレーザ加工処理およびエッチン
グ処理により形成されることを特徴とする請求項1記載
の光ファイバ。
3. The optical fiber according to claim 1, wherein said concave portion is formed by laser processing and etching.
【請求項4】互いに屈折率の異なるコアおよびクラッド
を備え、 前記コアはレーザ光が入射する入射端面を有し、その入
射端面には所定高さの凸部が形成されていることを特徴
とする光ファイバ。
4. A core and a clad having different refractive indices from each other, wherein the core has an incident end face on which a laser beam is incident, and the incident end face is formed with a convex portion having a predetermined height. Optical fiber.
【請求項5】互いに屈折率の異なるコアおよびクラッド
を備えた光ファイバの入射端側にレジスト膜をコートす
る工程と、 前記レジスト膜のうち前記コアの入射端面上にコートさ
れたレジスト膜に所定スポット径の光を照射してレジス
ト膜を部分的に感光させる工程と、 前記レジスト膜を現像する工程と、 前記光ファイバの入射端側をエッチング液に浸せきして
前記コアのうち前記レジスト膜が除去された部分をエッ
チング処理する工程と、 前記レジスト膜を剥離する工程とを含むことを特徴とす
る光ファイバの加工方法。
5. A step of coating a resist film on an incident end side of an optical fiber having a core and a clad having different refractive indices from each other; Irradiating light of a spot diameter to partially expose the resist film; developing the resist film; immersing an incident end side of the optical fiber in an etchant so that the resist film of the core is A method for processing an optical fiber, comprising: a step of etching the removed portion; and a step of peeling the resist film.
【請求項6】互いに屈折率の異なるコアおよびクラッド
を備えた光ファイバの入射端側に保護膜をコートする工
程と、 前記保護膜のうち前記コアの入射端面上にコートされた
保護膜に所定スポット径のレーザ光を照射して保護膜を
部分的に除去する工程と、 前記光ファイバの入射端側をエッチング液に浸せきして
前記コアのうち前記保護膜が除去された部分をエッチン
グ処理する工程と、 前記保護膜を剥離する工程とを含むことを特徴とする光
ファイバの加工方法。
6. A step of coating a protective film on an incident end side of an optical fiber having a core and a clad having different refractive indices from each other, wherein the protective film is coated on the incident end face of the core in the protective film. Irradiating a laser beam having a spot diameter to partially remove the protective film, and immersing the incident end side of the optical fiber in an etchant to etch a portion of the core from which the protective film has been removed. A method of processing an optical fiber, comprising: a step of removing the protective film.
【請求項7】前記所定スポット径のレーザ光により前記
コアの入射端面を部分的に除去する工程をさらに含むこ
とを特徴とする請求項6記載の光ファイバの加工方法。
7. The method according to claim 6, further comprising the step of partially removing the incident end face of the core with the laser beam having the predetermined spot diameter.
【請求項8】前記保護膜はレジスト膜またはペイント膜
からなることを特徴とする請求項6または7記載の光フ
ァイバの加工方法。
8. The optical fiber processing method according to claim 6, wherein said protective film comprises a resist film or a paint film.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004061533A (en) * 2002-07-24 2004-02-26 Univ Kansai Processing method for optical fiber, and optical fiber
JP2017003791A (en) * 2015-06-11 2017-01-05 株式会社島津製作所 Multiplexing laser beam source

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