泄漏光去除構(gòu)造以及光纖激光器的制造方法
【專利摘要】泄漏光去除構(gòu)造(70)為了去除光纖(140)中的泄漏光而使用，光纖(140)具有芯(160)、折射率低于芯(160)的包層(162)、折射率高于包層(162)的被覆材料(164)。泄漏光去除構(gòu)造(70)具備：光纖收容部(72)，其收容光纖(140)的一部分；被覆材料延伸部(175)，其在光纖收容部(72)內(nèi)使被覆材料(164)的一部分沿著光纖(140)的長度方向延伸，由此被覆包層(162)的整周中的一部分；包層露出部(174)，其在光纖收容部(72)內(nèi)使包層(162)的整周中的被覆材料延伸部(175)以外的部分露出。也可以利用具有被覆材料(164)的折射率以下的折射率的樹脂(76)將被覆材料(164)被覆。例如在與光纖(140)的軸垂直的剖面中，被覆材料延伸部(175)以該軸為中心并以180°以下的角度形成。
【專利說明】
泄漏光去除構(gòu)造以及光纖激光器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及泄漏光去除構(gòu)造，特別是涉及將在光纖激光器的光纖的熔接點等產(chǎn)生的泄漏光去除的泄漏光去除構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]—般地，在將光纖彼此熔接連接的情況下，在將各個光纖端部的被覆材料遍布一定的長度地去除而使包層露出的狀態(tài)下，將兩個光纖熔接(例如，專利文獻I)。圖1示出通過這樣的方法使光纖彼此熔接的狀態(tài)。在圖1所示的構(gòu)造中，在由加強部件500包圍的空間內(nèi)將兩個光纖510、610熔接，并且將光纖510的被覆材料520的下游側(cè)端部遍布整周去除，并將光纖610的被覆材料620的上游側(cè)端部遍布整周去除。露出的光纖510的包層530的端部與光纖610的包層630的端部在熔接點700被熔接。
[0003]在此，在光纖510、610的熔接點700處，在光纖510的芯傳播的光，因在熔接點700產(chǎn)生的微小的彎曲、軸偏移而向輸出側(cè)的光纖610的包層630泄漏。若是通常的光纖彼此的熔接，由于在芯傳播的光的能量不強，因此雖然不會成為太大的問題，但在光纖激光器等傳播高能光的光學(xué)系統(tǒng)中，即便在熔接點700產(chǎn)生的不匹配是微量的，也會導(dǎo)致在輸出側(cè)的光纖610的包層630產(chǎn)生高能的泄漏光。
[0004]在此，在輸出側(cè)的光纖610的被覆材料620的折射率高于包層630的折射率的情況下，在光纖610的包層630產(chǎn)生的泄漏光從包層630入射于被覆材料620并被吸收。
[0005]然而，在圖1所示的構(gòu)造中，被覆材料620被覆包層630的整周，因此在包層630產(chǎn)生的泄漏光在被覆材料620被覆包層630的最上游部642處，局部入射于被覆材料620。因此在該最上游部642，泄漏光局部被被覆材料620吸收，因而有可能產(chǎn)生發(fā)熱、起火等重大事故。
[0006]專利文獻1:日本特開2009-116076號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是鑒于這樣的現(xiàn)有技術(shù)的問題所做出的，因此第一目的在于提供一種泄漏光去除構(gòu)造，能夠高效地去除在光纖產(chǎn)生的泄漏光而不產(chǎn)生局部發(fā)熱、起火。
[0008]另外，本發(fā)明的第二目的在于提供一種光纖激光器，能夠射出高品質(zhì)的激光束且可靠性較高。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種泄漏光去除構(gòu)造，能夠高效地去除在光纖產(chǎn)生的泄漏光而不產(chǎn)生局部發(fā)熱、起火。該泄漏光去除構(gòu)造為了在光纖中去除泄漏光而使用，該光纖具有:芯、被覆所述芯且折射率低于所述芯的包層、以及被覆所述包層且折射率高于所述包層的被覆材料。該泄漏光去除構(gòu)造具備:光纖收容部，其收容所述光纖的一部分;被覆材料延伸部，其在所述光纖收容部內(nèi)沿著所述光纖的長度方向使所述被覆材料的一部分延伸，由此將所述包層的整周中的一部分被覆；以及包層露出部，其在所述光纖收容部內(nèi)供所述包層的整周中的所述被覆材料延伸部以外的部分露出。所述包層露出部被折射率低于所述包層的折射率的介質(zhì)或樹脂覆蓋。
[0010]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，若在光纖內(nèi)的包層產(chǎn)生泄漏光且該泄漏光到達包層與被覆材料延伸部的界面，則由于被覆材料延伸部的折射率為包層的折射率以上，因此泄漏光入射于被覆材料延伸部，且泄漏光向被覆材料延伸部輻射。由此能夠防止因泄漏光產(chǎn)生的發(fā)熱、起火，從而提高出射光學(xué)系統(tǒng)的可靠性。[〇〇11]此外，在被覆材料延伸部中，被覆材料延伸部僅在上述包層的整周中的一部分延伸，因此與包層的整周被被覆材料覆蓋的現(xiàn)有構(gòu)造相比，在被覆材料延伸部的最上游部向被覆材料延伸部輻射的泄漏光的量減少。因此能夠緩和因泄漏光被被覆材料吸收而引起的局部發(fā)熱，能夠提高泄漏光去除構(gòu)造的可靠性。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供一種能夠射出高品質(zhì)的激光束且可靠性高的光纖激光器。該光纖激光器具備:信號光發(fā)生器，其產(chǎn)生信號光;激發(fā)激光二極管，其產(chǎn)生激發(fā)光； 以及包層栗浦光纖。所述包層栗浦光纖具有:傳播所述信號光的芯、被覆所述芯且傳播所述激發(fā)光的包層、以及被覆所述包層且折射率高于所述包層的被覆材料。所述光纖激光器具備:輸出側(cè)光纖，其熔接于所述包層栗浦光纖;和上述泄漏光去除構(gòu)造，其構(gòu)成為將在所述輸出側(cè)光纖的包層產(chǎn)生的泄漏光去除。
[0013]在此，為了進一步抑制局部發(fā)熱，優(yōu)選為，在與所述光纖的軸垂直的剖面中，以該軸為中心并以180°以下的角度形成所述被覆材料延伸部。另外優(yōu)選為，覆蓋所述包層露出部的介質(zhì)或樹脂的折射率低于所述被覆材料的折射率。優(yōu)選為，所述光纖收容部包括熱輻射良好的散熱板，該散熱板以與所述包層露出部對置的方式配置。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的泄漏光去除構(gòu)造，能夠高效地去除泄漏光，并且緩和因泄漏光的輻射引起的局部發(fā)熱，提高可靠性。另外，根據(jù)本發(fā)明的光纖激光器，能夠提供一種能夠射出高品質(zhì)的激光束且可靠性高的光纖激光器。【附圖說明】
[0015]圖1是示意性地示出現(xiàn)有的光纖的熔接部的構(gòu)造的圖。
[0016]圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式的光纖激光器的示意圖。
[0017]圖3是示意性地示出圖2的光纖激光器的包層栗浦光纖的構(gòu)造的剖視圖。
[0018]圖4是示意性地示出圖2的光纖激光器中的光纖的熔接部的構(gòu)造的圖。
[0019]圖5是圖4的V-V線剖視圖。
[0020]圖6是表示用于形成圖4的包層栗浦光纖的包層露出部的裝置的示意圖。【具體實施方式】
[0021]以下，參照圖2?圖6對本發(fā)明的泄漏光去除構(gòu)造的實施方式進行詳細地說明。另夕卜，在圖2?圖6中，對相同或相當(dāng)?shù)臉?gòu)成要素標注相同的附圖標記，并省略重復(fù)的說明。 [〇〇22]圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式的光纖激光器1的示意圖。該光纖激光器1具備: 信號光發(fā)生器10,其產(chǎn)生信號光；多個激發(fā)激光二極管(LD)20,它們產(chǎn)生激發(fā)光;光耦合器 30,其將來自信號光發(fā)生器10的信號光與來自激發(fā)LD20的激發(fā)光耦合并輸出；包層栗浦光纖40，其端部連接于光耦合器30的輸出端32;輸出側(cè)光纖140，其連接于包層栗浦光纖40的輸出端42;隔離器52，其設(shè)置于輸出側(cè)光纖140。[〇〇23]圖3是示意性示出包層栗浦光纖40的剖視圖。如圖3所示，包層栗浦光纖40具備:芯60，其傳播由信號光發(fā)生器10生成的信號光;包層(內(nèi)部包層)62，其被覆芯60;以及被覆材料(外部包層)64，其被覆包層62。芯60例如由添加了 Yb等稀土類元素的S12構(gòu)成，成為傳播信號光的信號光導(dǎo)波路。包層62由折射率比芯60的折射率低的材料(例如S12)構(gòu)成。被覆材料64由折射率比包層62的折射率低的樹脂(例如低折射率聚合物)構(gòu)成。由此包層62成為傳播激發(fā)光的激發(fā)光導(dǎo)波路。
[0024]在這樣的結(jié)構(gòu)的包層栗浦光纖40中，來自信號光發(fā)生器10的信號光在芯60的內(nèi)部傳播，來自激發(fā)LD20的激發(fā)光在包層62以及芯60的內(nèi)部傳播。在激發(fā)光在芯60傳播時，添加至芯60的稀土類元素離子吸收激發(fā)光而被激發(fā)，在芯60中傳播的信號光因受激發(fā)射而被放大。
[0025]圖4是示意性地示出本發(fā)明的第一實施方式的光纖的熔接部的構(gòu)造的圖，圖5是圖4的V-V線剖視圖。如圖4以及圖5所示，在大致長方體狀的光纖收容部72內(nèi)，將包層栗浦光纖40與位于其下游側(cè)的輸出側(cè)光纖140熔接。即，包層栗浦光纖40的被覆材料64的下游側(cè)端部遍布整周被去除，輸出側(cè)光纖140的被覆材料164的上游側(cè)端部遍布整周被去除，并將露出的包層栗浦光纖40的包層62的端部與輸出側(cè)光纖140的包層162在熔接點180熔接。在本實施方式中，輸出側(cè)光纖140的被覆材料164的折射率高于包層162的折射率。另外，圖5的附圖標記160表不輸出側(cè)光纖140的芯。
[0026]在該熔接點180處，在包層栗浦光纖40的芯傳播的光，因在熔接點180產(chǎn)生的微小的彎曲、軸偏移而向輸出側(cè)光纖140的包層162泄漏。在本實施方式中，設(shè)置有去除這樣的泄漏光的泄漏光去除構(gòu)造70。
[0027]S卩，在光纖收容部72的內(nèi)部的熔接點180的下游側(cè)，在輸出側(cè)光纖140的整周中的一部分，例如與輸出側(cè)光纖140的軸垂直的剖面(圖5)中以該軸為中心并以180°以上的角度(例如180°)去除被覆材料164。因此在該范圍，包層162從被覆材料164露出而形成包層露出部174。換言之，形成有被覆材料延伸部175，該被覆材料延伸部175以輸出側(cè)光纖140的軸為中心并以180°以內(nèi)的角度、并且沿著輸出側(cè)光纖140的長度方向使被覆材料164的一部分延伸。如圖4所示，該被覆材料延伸部175沿著輸出側(cè)光纖140的長度方向延伸規(guī)定的長度。
[0028]另外，在光纖收容部72的內(nèi)部填充有樹脂(例如UV固化性樹脂)76，該樹脂76在使用的波長中具有比輸出側(cè)光纖140的包層162以及被覆材料164的折射率低的折射率，通過該樹脂76覆蓋上述包層露出部174以及被覆材料延伸部175。另外，圖4表示的附圖標記77是硬質(zhì)樹脂材料，將光纖收容部72的內(nèi)部密封。
[0029]在這樣的結(jié)構(gòu)中，若在包層栗浦光纖40的芯傳播的光，因在熔接點180產(chǎn)生的微小的彎曲、軸偏移而向輸出側(cè)光纖140的包層162泄漏，則由于包層162由具有空氣包層182以及包層162的折射率以下的折射率的樹脂76覆蓋，因此泄漏光在包層162內(nèi)傳播。而且，若在包層162傳播的泄漏光到達包層162與被覆材料延伸部175的界面，則由于被覆材料延伸部175的折射率為包層162的折射率以上，因此泄漏光入射于被覆材料延伸部175，泄漏光向被覆材料延伸部175輻射。由此能夠防止在泄漏光去除構(gòu)造70的尾流側(cè)因泄漏光而產(chǎn)生的發(fā)熱、起火，從而提高出射光學(xué)系統(tǒng)的可靠性。
[0030]在此，在本實施方式的被覆材料延伸部175中，包層162的整周中的一部分被被覆材料延伸部175被覆，因此與包層遍布整周被被覆材料覆蓋的圖1所示的現(xiàn)有構(gòu)造相比，在被覆材料延伸部175的最上游部向被覆材料164輻射的泄漏光的量減少。因此能夠緩和因泄漏光被被覆材料164吸收而引起的局部發(fā)熱，能夠提高泄漏光去除構(gòu)造70的可靠性。此時， 被覆材料延伸部175只要被覆包層162的整周中的一部分即可，但為了進一步抑制局部發(fā)熱，優(yōu)選為在與輸出側(cè)光纖140的軸垂直的剖面(圖5)中，以該軸為中心并以180°以下的角度形成被覆材料延伸部175。
[0031]另外，在本實施方式中，壺蓋被覆材料164的樹脂76的折射率低于被覆材料164的折射率，因此向被覆材料164輻射的泄漏光被被覆材料164截留，并在傳播期間被被覆材料 164吸收。然而如上所述，由于包層162的整周中的一部分被被覆材料延伸部175被覆，因此每單位長度的泄漏光的量比現(xiàn)有構(gòu)造少，因此能夠抑制發(fā)熱總量。[0〇32]如圖5所不，光纖收容部72的一部分由熱福射良好的散熱板78構(gòu)成。該散熱板78以與被覆材料延伸部175對置的方式配置。通過這樣以熱輻射良好的散熱板78與被覆材料延伸部175對置的方式配置，從而能夠使因泄漏光入射于被覆材料164所產(chǎn)生的被覆材料164 的熱，經(jīng)由散熱板78有效地散熱。作為這樣的散熱板78,例如能夠列舉出對表面實施了鋁或鋁合金的陽極氧化處理的金屬板。[〇〇33]上述的被覆材料延伸部175例如能夠用圖6所示的裝置80形成。該裝置80具有:保持輸出側(cè)光纖140的兩端部的保持部82、和削掉輸出側(cè)光纖140的表面的刨狀的刀刃84。 [〇〇34]在用該裝置80形成被覆材料延伸部175時，首先，在由保持部82保持輸出側(cè)光纖 140的狀態(tài)下，使刀刃84與輸出側(cè)光纖140的表面接觸，并使其沿輸出側(cè)光纖140的長度方向移動規(guī)定的距離。由此將位于輸出側(cè)光纖140的表面的被覆材料164剝離上述規(guī)定距離，從而包層162從被覆材料164露出。[〇〇35]然后，使利用保持部82保持的輸出側(cè)光纖140繞軸例如旋轉(zhuǎn)20°，并且使刀刃84返回初始位置。然后，使刀刃84再次與輸出側(cè)光纖140的表面接觸，并使其沿輸出側(cè)光纖140的長度方向移動與之前相同的距離。由此以相同的方式將被覆材料164剝離上述規(guī)定的距離， 從而包層162從被覆材料164露出。例如，反復(fù)進行上述動作共計9次，在與輸出側(cè)光纖140的軸垂直的剖面(圖5)中，以軸為中心并以180°的范圍使包層162從被覆材料164露出，形成上述的被覆材料延伸部175。這樣，被覆材料延伸部175的大小能夠通過刀刃84的切削次數(shù)和包層栗浦光纖40的旋轉(zhuǎn)角度來控制。
[0036]在本實施方式中，說明了用樹脂76覆蓋包層露出部174以及被覆材料延伸部175的例子，但也可以不用樹脂76覆蓋包層露出部174以及被覆材料延伸部175,而是用折射率低于包層162的折射率(以及被覆材料164的折射率)的介質(zhì)(空氣等)覆蓋包層露出部174以及被覆材料延伸部175。但是為了防止被覆材料延伸部175從包層162的表面剝離，并且為了吸收被被覆材料延伸部175吸收的泄漏光的熱，優(yōu)選如本實施方式那樣，用樹脂76覆蓋包層露出部174以及被覆材料延伸部175。另外也可以在光纖收容部72內(nèi)的空氣包層182填充該樹脂76。[〇〇37] 實施例1
[0038]首先，作為比較例制作了圖1表示的現(xiàn)有的泄漏光去除構(gòu)造。作為光纖510、610,使用芯的直徑為1〇_、包層530、630的直徑為400mi的光纖。沿著軸向?qū)⒐饫w510、610各自的被覆材料520、620的端部去除各20mm，使包層530、630露出。進行使用酒精的超聲波清洗，對露出的包層530、630的表面進行了清潔。
[0039]在由線膨脹系數(shù)與石英玻璃一致的陶瓷部件構(gòu)成的加強部件500內(nèi)，對上述光纖510、610的包層530、630進行了對接熔接。加強部件500的兩端與光纖510、610之間用硬質(zhì)的UV固化性樹脂進行固定。
[0040]在該狀態(tài)下以600W輸出驅(qū)動光纖激光器，被覆材料620的最上游部642局部發(fā)熱，溫度上升到大約90°C。雖然依賴被覆材料620的耐熱性，但若制造時被覆材料620的溫度上升，則被覆材料620熱老化，光的吸收量增加，進而產(chǎn)生導(dǎo)致被覆材料620的溫度上升的負反饋。根據(jù)基于實驗的計算可知:此時使用的被覆材料620的壽命約為2萬小時，是非常短的壽命O
[0041]以同樣的方法，制作了圖4所示的光去除構(gòu)造70。使用折射率為1.37的樹脂(聚合物包層)作為輸出側(cè)光纖140的被覆材料164，使用了折射率為1.32的UV固化性樹脂作為樹月旨76。其他部件使用與在上述現(xiàn)有的泄漏光去除構(gòu)造中使用的部件同樣的部件。
[0042]被覆材料延伸部175使用圖6所示的裝置80制作。即，使刀刃84接觸于由保持部82保持的輸出側(cè)光纖140的表面，并使其沿輸出側(cè)光纖140的長度方向移動30mm，從而使包層162從被覆材料164露出。然后，使輸出側(cè)光纖140的角度繞軸每次旋轉(zhuǎn)20°，共計進行9次切肖IJ，使包層162以共計180°的角度露出。
[0043]而且，在與對現(xiàn)有的泄漏光去除構(gòu)造的試驗同等條件下運轉(zhuǎn)光纖激光器時可知:被覆材料延伸部175的溫度上升，即便在最高的部位也為55°C，因此局部溫度上升減少。若基于該溫度上升結(jié)果計算被覆材料164的壽命，則為9萬小時以上，由此可知與現(xiàn)有的泄漏光去除構(gòu)造相比，能夠壓倒性地延長壽命。
[0044]以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了說明，但本發(fā)明不限定于上述實施方式，在其技術(shù)思想的范圍內(nèi)，當(dāng)然可以以各種不同的方式來實施。
[0045]工業(yè)上的可利用性
[0046]本發(fā)明能夠適合用于將在光纖激光器的光纖的熔接點等產(chǎn)生的泄漏光去除的泄漏光去除構(gòu)造。
[0047]附圖標記說明:1...光纖激光器;10...信號光發(fā)生器;20...激發(fā)LD;30...光親合器;32...輸出端;40...包層栗浦光纖;42...輸出端；52...隔離器;60...芯；62...包層；
64...被覆材料；70...光去除構(gòu)造;72...光纖收容部；74...包層露出部；78...散熱板；
140...輸出側(cè)光纖；160...芯；162...包層；164...被覆材料;174...包層露出部；175...被覆材料延伸部;180...熔接點；182...空氣包層。
【主權(quán)項】
1.一種泄漏光去除構(gòu)造，用于在光纖中去除泄漏光，該光纖具有:芯、被覆所述芯且折 射率低于所述芯的包層、以及被覆所述包層且折射率高于所述包層的被覆材料，所述泄漏 光去除構(gòu)造的特征在于，具備:光纖收容部，其收容所述光纖的一部分；被覆材料延伸部，其在所述光纖收容部內(nèi)使所述被覆材料的一部分沿著所述光纖的長 度方向延伸，由此被覆所述包層的整周中的一部分；以及包層露出部，其在所述光纖收容部內(nèi)使所述包層的整周中的所述被覆材料延伸部以外 的部分露出，并且被折射率低于所述包層的折射率的介質(zhì)或樹脂覆蓋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泄漏光去除構(gòu)造，其特征在于，在與所述光纖的軸垂直的剖面中，所述被覆材料延伸部以該軸為中心并以180°以下的 角度形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泄漏光去除構(gòu)造，其特征在于，覆蓋所述包層露出部的介質(zhì)或樹脂的折射率低于所述被覆材料的折射率。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項所述的泄漏光去除構(gòu)造，其特征在于，所述光纖收容部包括熱輻射良好的散熱板，該散熱板以與所述被覆材料延伸部對置的 方式配置。5.—種光纖激光器，其特征在于，具備:信號光發(fā)生器，其產(chǎn)生信號光；激發(fā)激光二極管，其產(chǎn)生激發(fā)光；包層栗浦光纖，其具有:傳播所述信號光的芯、被覆所述芯且傳播所述激發(fā)光的包層、 以及被覆所述包層且折射率高于所述包層的被覆材料；輸出側(cè)光纖，其熔接于所述包層栗浦光纖；以及權(quán)利要求1?4中的任一項所述的泄漏光去除構(gòu)造，其構(gòu)成為將在所述輸出側(cè)光纖的包 層產(chǎn)生的泄漏光去除。
【文檔編號】G02B6/44GK105980897SQ201580007037
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月2日
【發(fā)明人】田中弘范
【申請人】株式會社藤倉