特許 5933561 ファイバ光カプラのＮＡ低減

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5933561

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】ファイバ光カプラのＮＡ低減

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/04 20060101AFI20160602BHJP

   H01S 3/067 20060101ALI20160602BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/04 B

   H01S3/067

【請求項の数】20

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-530293(P2013-530293)

(86)(22)【出願日】2011年9月21日

(65)【公表番号】特表2013-538013(P2013-538013A)

(43)【公表日】2013年10月7日

(86)【国際出願番号】US2011052669

(87)【国際公開番号】WO2012040405

(87)【国際公開日】20120329

【審査請求日】2013年7月24日

(31)【優先権主張番号】61/384,959

(32)【優先日】2010年9月21日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】509094034

【氏名又は名称】オーエフエス ファイテル，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100128657

【弁理士】

【氏名又は名称】三山 勝巳

(74)【代理人】

【識別番号】100160967

【弁理士】

【氏名又は名称】▲濱▼口 岳久

(72)【発明者】

【氏名】ホーランド，ウィリアム，アール．

(72)【発明者】

【氏名】ストラチャン，ウィリアム，ジェー．

【審査官】 河原 正

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０２３８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３３７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４５８８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／００−６／５４

Ｈ０１Ｓ ３／００−３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバ・カプラであって、
複数の光ファイバの第１の軸方向セクションを備え、前記第１の軸方向セクションの各光ファイバが光を伝搬させるように構成され、前記複数の光ファイバの少なくとも２つのファイバが直径Ｄ_{ｃｏｒｅ１}をもつコアと直径Ｄ_{ｃｌａｄ１}をもつクラッドとを有し、さらに、
前記第１の軸方向セクションに対して縦列して配列された複数の光ファイバの第２の軸方向セクションを備え、前記第２の軸方向セクションの各光ファイバが光を伝搬させるように構成され、前記複数の光ファイバの少なくとも２つのファイバが直径Ｄ_{ｃｏｒｅ２}をもつコアと直径Ｄ_{ｃｌａｄ２}をもつクラッドとを有し、
前記第１の軸方向セクションの前記少なくとも２つのファイバの前記コアが前記第２の軸方向セクションの前記少なくとも２つのファイバの前記コアと位置合わせされ、
前記第２の軸方向セクションの前記複数の光ファイバの前記少なくとも２つの光ファイバの一部がＤ_{ｃｌａｄ１}よりも小さいＤ_{ｃｌａｄ２}を有し、該第２の軸方向セクションの該一部のある長さが、Ｄ_{ｃｏｒｅ２}およびＤ_{ｃｌａｄ２}の両方が減少されるようにテーパ化され、
任意の一つのコア内を伝搬するモードと任意の隣接するコア内を伝搬するモードとが相互に作用することを可能とするために、前記一部の前記少なくとも２つのファイバの前記コアが、前記第１の軸方向セクションの前記少なくとも２つのファイバの前記コアよりも互いにより接近するように前記第２の軸方向セクションの前記光ファイバを束ねることにより、前記第１の軸方向セクションの入力端部と前記第２の軸方向セクションの出力端部との間を伝搬する光の開口数の増加が抑制され、前記第２の軸方向セクションの前記出力端部を出ていく光がＤ_{ｃｌａｄ２}＝Ｄ_{ｃｌａｄ１}の場合よりも高い輝度を有する、
光ファイバ・カプラ。

【請求項2】

前記テーパ化される長さが前記一部の全長である、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項3】

前記テーパ化される長さが前記一部の全長よりも短い、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項4】

前記第２の軸方向セクションの前記テーパ化された出力端部に接続される出力ファイバをさらに含む、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項5】

前記第２の軸方向セクション内の前記クラッドの厚さがゼロであり、且つ、前記第２の軸方向セクションの前記複数の光ファイバが、オーバークラッドチューブで取り囲まれる、又は、前記第２の軸方向セクションの前記複数の光ファイバが、複数の低インデックス・ロッドで包まれる、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項6】

前記第１の軸方向セクションの前記複数の光ファイバの前記ファイバと、前記第２の軸方向セクションの前記複数の光ファイバの前記ファイバとが連続しており、前記２つのセクションの間に光学的不連続がない、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項7】

前記第２の軸方向セクションの前記複数の光ファイバの前記ファイバの各々が、前記第１の軸方向セクションの前記複数の光ファイバの整合するファイバに、前記２つのセクションの間の光学インタフェースにおいて、位置合わせされ、光学的に結合される、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項8】

前記第１の軸方向セクションと前記第２の軸方向セクションとの間の前記ファイバが、融着スプライス接続を介して結合される、請求項７に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項9】

前記第１の軸方向セクションの前記ファイバが、単一モード、多モード、または両方の組合せである、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項10】

前記第２の軸方向セクションの前記ファイバが、単一モード、多モード、または両方の組合せである、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項11】

前記第２の軸方向セクションの前記一部の中でＤ_{ｃｌａｄ１}より小さいＤ_{ｃｌａｄ２}が、前記第２の軸方向セクションの前記少なくとも２つのファイバの各々に対して異なる長さにわたって生じる、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項12】

前記第２の軸方向セクションの前記一部の中でＤ_{ｃｌａｄ１}より小さいＤ_{ｃｌａｄ２}が、前記第２の軸方向セクションの前記少なくとも２つのファイバの各々に対して同じ長さにわたって生じる、請求項１に記載の光ファイバ・カプラ。

【請求項13】

光ファイバ・カプラを製作する方法であって、
複数の光ファイバの第１の軸方向セクションを提供するステップを備え、前記第１の軸方向セクションの各光ファイバが光を伝搬させるように構成され、前記複数の光ファイバの少なくとも２つのファイバが直径Ｄ_{ｃｏｒｅ１}をもつコアと直径Ｄ_{ｃｌａｄ１}をもつクラッドとを有し、
前記第１の軸方向セクションに対して縦列して複数の光ファイバの第２の軸方向セクションを配列するステップを備え、前記第２の軸方向セクションの各光ファイバが光を伝搬させるように構成され、前記複数の光ファイバの少なくとも２つのファイバが直径Ｄ_{ｃｏｒｅ２}をもつコアと直径Ｄ_{ｃｌａｄ２}をもつクラッドとを有し、
前記第１の軸方向セクションの前記少なくとも２つのファイバの前記コアを前記第２の軸方向セクションの前記少なくとも２つのファイバの前記コアと位置合わせするステップと、
前記第２の軸方向セクションの前記複数の光ファイバの前記少なくとも２つの光ファイバの各々の一部から、この一部の中でＤ_{ｃｌａｄ２}がＤ_{ｃｌａｄ１}よりも小さいようにクラッドを除去するステップと、
任意の一つのコア内を伝搬するモードと任意の隣接するコア内を伝搬するモードとが相互に作用することを可能とするために、前記一部の前記少なくとも２つのファイバの前記コアが、前記第１の軸方向セクションの前記少なくとも２つのファイバの前記コアよりも互いにより接近するように前記第２の軸方向セクションの前記一部の前記複数の光ファイバを束ねるステップと、
Ｄ_{ｃｏｒｅ２}がＤ_{ｃｏｒｅ１}よりも小さく、且つ、Ｄ_{ｃｌａｄ２}がＤ_{ｃｌａｄ１}よりも小さくなるように、前記第２の軸方向セクションの前記束ねられた一部をテーパ化するステップと、
を備え、
前記束ねるステップにより、前記第１のセクションの入力端部と前記第２の軸方向セクションの出力端部との間を伝搬する光の開口数の増加が抑制され、前記第２の軸方向セクションの前記出力端部を出ていく光がＤ_{ｃｌａｄ２}＝Ｄ_{ｃｌａｄ１}の場合よりも高い輝度を有する、
光ファイバ・カプラを製作する方法。

【請求項14】

前記テーパ化するステップの前に低インデックスの円周方向クラッド領域で前記第２のセクションの前記一部の全体を包むステップをさらに備え、前記円周方向クラッド領域が、前記第２の軸方向セクションの前記少なくとも２つのファイバの前記コアの屈折率よりも小さい屈折率を有する、請求項１３に記載の光ファイバ・カプラを製作する方法。

【請求項15】

前記クラッド領域が低インデックス・ガラス・チューブである、請求項１４に記載の光ファイバ・カプラを製作する方法。

【請求項16】

前記クラッド領域が、前記第２の軸方向セクションの前記束ねられた一部の前記光ファイバに外接するように配列された複数の低インデックス・ロッドを含む、請求項１４に記載の光ファイバ・カプラを製作する方法。

【請求項17】

前記第１のセクションの前記複数の光ファイバの前記ファイバと、前記第２のセクションの前記複数の光ファイバの前記ファイバとが連続しており、前記２つのセクションの間に光学的不連続がない、請求項１３に記載の光ファイバ・カプラを製作する方法。

【請求項18】

前記クラッドを除去するステップが、前記第２の軸方向セクションの前記少なくとも２つの光ファイバの前記一部の前記クラッドをエッチングして除去するステップをさらに含む、請求項１７に記載の光ファイバ・カプラを製作する方法。

【請求項19】

前記第１の軸方向セクションの前記光ファイバが前記第２の軸方向セクションの前記光ファイバから分離されており、前記方法が、
前記第２の軸方向セクションの前記複数の光ファイバの前記ファイバの各々を、前記第１の軸方向セクションの前記複数の光ファイバの整合するファイバに、前記２つのセクションの間の光学インタフェースにおいて位置合わせするステップと、
前記第２の軸方向セクションの前記ファイバの各々を前記第１の軸方向セクションの前記ファイバの各々に光学的に結合するステップとをさらに備える、請求項１３に記載の光ファイバ・カプラを製作する方法。

【請求項20】

前記第１の軸方向セクションと前記第２の軸方向セクションとの間の前記ファイバが、融着スプライス接続を介して結合される、請求項１９に記載の光ファイバ・カプラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１０年９月２１日に出願された米国仮出願第６１／３８４，９５９号の利益を主張するものである。

【0002】

本発明は光カプラに関し、より詳細には、テーパ化ファイバ束（ＴＦＢ）光カプラを含むファイバ光カプラの開口数（ＮＡ）の増加を低減することに関する。

【背景技術】

【0003】

ハイパワー光（光学）源を利用する用途は多様であり、機械加工および溶接から光増幅器およびレーザのポンピングまで及ぶ。これらの用途では、テーパ化ファイバ束（ＴＦＢ）光カプラは、多くの場合、多数の光源からの多数の光入力を単一の光出力ポートに結合するために使用される。［例えば、両方とも参照により本明細書に組み込まれる、ＤｉＧｉｏｖａｎｎｉおよびＳｔｅｎｔｚの米国特許第５，８６４，６４４号（１９９９）、ならびにＤｉＧｉｏｖａｎｎｉおよびＴｉｐｔｏｎの米国特許第５，９３５，２８８号（１９９９）を参照］。

【0004】

従来のＴＦＢの光カプラ１０の概略図が図１に示される。多数の入力ファイバ１１（図２Ａ、２Ｂに示されるような）は多数の光源１８からの入力光Ｐ_ｉｎをＴＦＢ１０に結合し、ＴＦＢ１０は、組み合わされた光入力を出力ポート１２に、かつオプションとして出力ポート１２にスプライス接続された出力ファイバ１９（図２Ｄ）に結合する。［簡単化のために、入力光は図１では３つの入力ファイバ１１にのみ入力するように示されているが、実際には、より多くの入力を使用することが一般的であり、実際には、光は、一般に、より多くのファイバ、例えば、７つ（図２Ｂ）または１９個（図示せず）のファイバに入力される。さらに、一般的な先行技術のＴＦＢの構成では、ファイバは束ねられ、中心のファイバは単一モード信号ファイバであり、周囲のファイバは多モードポンプ・ファイバである。］

【0005】

図１に示されるように、第１のセクション１５では、ファイバ１１は互いに一緒に束ねられて融着され、光は各ファイバ１１を別々に伝搬する。第１のセクション１５と縦列して配設された第２のセクション１６では、ファイバ１１は束ねられて融着される（第１のセクション１５のように）だけでなく、インタフェース１７でのより大きい（最大）等価直径Ｄ_１７（図２Ｂに示されるような）からインタフェース（出力ポート）１２でのより小さい（最小）等価直径Ｄ_１２（図２Ｃに示されるような）にテーパ化もされる。等価直径は、

Ｄ_ｅｑ＝Ｄ_{ｆｉｂｅｒ}√ｎ （１）

で与えられ、ここで、ｎは束中のファイバの数であり、Ｄ_{ｆｉｂｅｒ}は個別のファイバの直径である。この公式は、束の内のファイバのすべてが同じ直径を有すると仮定している。束ねられているがテーパ化されていないファイバ（図２Ｂ）の最大等価直径（Ｄ_１７）の束ねられてテーパ化されたファイバ（図２Ｃ）の最小等価直径（Ｄ_１２）に対する比は、テーパ・ダウン・レーション（ｔａｐｅｒｅｄ−ｄｏｗｎ−ｒａｔｉｏｎ）（ＴＤＲ）として知られており、

Ｄ_１７／Ｄ_１２＝ＴＤＲ （２）

で与えられる。言い換えると、ＴＤＲは、単に、

（Ａ_１７／Ａ_１２）^０．５＝ＴＤＲ （３）

のように、それぞれ、インタフェース１７および１２での断面積Ａ_１７、Ａ_１２に関係する。ＴＤＲは、一般に、約２から３の範囲の値を有する。第２のセクション１６では、光はより小さい断面積に閉じ込められ、伝搬光のＮＡがファイバ導波路のＮＡを超えない限りにおいてのみ別個のファイバに閉じ込められたままになることになる。したがって、光のある部分は、テーパ化された第２のセクション１６に沿ったあるポイントでファイバの間で拡がることになる。したがって、出力ポート１２での光のＮＡはインタフェース１７におけるよりも高い。

【0006】

いくつかの用途（例えば、光増幅器およびレーザ）では、出力ファイバ１９の一方の端部は、例えば、インタフェース１２において第２のセクション１６に融着スプライス接続することができ、他方の端部は利得生成ファイバ（ＧＰＦ、図示せず）に融着スプライス接続することができる。出力ファイバ１９の光出力はＰ_ｏｕｔで示される。他方、切断および溶接などの他のハイパワー用途では、出力ファイバ１９のハイパワー光出力は、切断または溶接されるべき加工物に直接与えることができる。

【0007】

従来のＴＦＢカプラに関する１つの問題は、テーパ化プロセスが出力面１２での光のＮＡを増加させ（上記で述べたように）、それが意味するところは、その結果として、出力面１２から出てくる光線がさらに発散し、それにより、他のデバイスへの（例えば、出力ファイバ１９への）結合がより困難で、かつより低い効率となることである。理想的なＴＦＢでは、輝度は入力と出力との間で保存されるが、光の開口数は依然として増加しており、それは多くの用途では望ましくない。

【0008】

したがって、当技術分野では、光がＴＦＢ光カプラを通過するときＮＡの増加を、図１および２を参照して説明したタイプの先行技術のＴＦＢカプラと比較して最小にするＴＦＢ光カプラへの必要性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許第５，８６４，６４４号

【特許文献2】米国特許第５，９３５，２８８号

【特許文献3】米国特許第７，２０９，６１５号

【特許文献4】米国特許第６，３９７，６３６号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らの発明の第１の態様によれば、ファイバ光カプラは、複数の入力光源からの光を出力ポートに結合するように構成された、単一モード、多モード、または両方の組合せのいずれかの複数の光ファイバを含み、ファイバのうちの少なくとも１つは、コア領域と、コア領域を囲むクラッド領域とを有する。束は、縦列して配列される第１および第２の軸方向セクションを有し、第１の軸方向セクションのファイバのうちの少なくとも１つのコア領域が直径Ｄ_{ｃｏｒｅ１}を有し、囲むクラッド領域が直径Ｄ_{ｃｌａｄ１}および断面積Ａ_{ｃｌａｄ１}を有し、第２の軸方向セクションのファイバのうちの少なくとも１つのコア領域が直径Ｄ_{ｃｏｒｅ２}を有し、囲むクラッド領域が直径Ｄ_{ｃｌａｄ２}および断面積Ａ_{ｃｌａｄ２}を有し、Ｄ_{ｃｌａｄ１}＞Ｄ_{ｃｌａｄ２}またはより一般的にはＡ_{ｃｌａｄ１}＞Ａ_{ｃｌａｄ２}のようにする。１つの実施形態によれば、第１のセクションのファイバのコアは、Ｄ_{ｃｏｒｅ１}＝Ｄ_{ｃｏｒｅ２}であるように第２のセクションのファイバのコアに整合することができる。しかし、他の実施形態は、Ｄ_{ｃｏｒｅ１}≠Ｄ_{ｃｏｒｅ２}であるように第１のセクションのファイバと第２のセクションのファイバとの間で異なるサイズのコアを使用することを包含する。

【0011】

１つの実施形態では、第１の軸方向セクションのファイバは第２の軸方向セクションのファイバとは別個のファイバであり、第１の軸方向セクションの各ファイバは各々出力端部で第２のセクションのファイバの各々の入力端部に光学的に結合され、それによって光インタフェースが生成され、その結果、第１のセクションのファイバの各々のコアは第２のセクションのファイバの各々のコアと位置合わせされる。光結合は、任意の既知の技法、例えば、スプライス接続または機械的コネクタの使用によって行うことができる。第２のセクションのファイバは、Ｄ_{ｃｌａｄ１}＞Ｄ_{ｃｌａｄ２}またはより一般的にはＡ_{ｃｌａｄ１}＞Ａ_{ｃｌａｄ２}であるように低減されたクラッド厚を有する。

【0012】

別の実施形態では、第２のセクションは、ファイバの各々のある長さ（一般には、必ずではないが、各ファイバに対して同じ長さ）からクラッドの一部を除去することによって第１の軸方向セクションの同じファイバから生成され、それによって、クラッド厚および直径が減少され、Ａ_{ｃｌａｄ１}＞Ａ_{ｃｌａｄ２}が達成される。クラッドの減少は、機械的手段またはフッ化水素酸の使用などの化学的手段によって行うことができる。［例えば、参照により本明細書に組み込まれるＦｉｓｈｔｅｙｎの米国特許第７２０９６１５号を参照］

【0013】

次に、第２の軸方向セクションのある長さが出力ポートでのより小さい直径まで細くテーパ化され、その結果、Ｄ_{ｃｏｒｅ２}およびＤ_{ｃｌａｄ２}の両方が低減され、それによって、テーパ化セクションが生成される。このテーパ化セクションは第２の軸方向セクションの全長よりも短くすることができ、その結果、テーパ化は、第１の軸方向セクションと第２の軸方向セクションとの間のインタフェースから離れた距離で始まることになる。代替として、第２の軸方向セクションの全長をテーパ化することができる。本発明の１つの態様は、テーパ化される前に第２のセクションのファイバを束ねることを含む。

【0014】

テーパ化するステップは依然としてカプラの出力ポートでＮＡの増加を発生させるが、クラッド直径の減少により、テーパ化セクションにおいて（第２の軸方向セクションの一部またはすべての中で）クラッドに対するコアの直径比を増加させ、それを使用して、図１および２に示したものなどの先行技術のＴＦＢおよびテーパ化の方法によって一般に発生するＮＡ増加と比較してテーパ比を減少させ、かつ／または出力光学光または信号のＮＡの増加を低減することができる。したがって、輝度が先行技術に比べてＴＦＢカプラで増加し、それは全体的性能の向上をもたらす。

【0015】

本発明者らの発明の第１の態様のさらなる別の実施形態では、第２のセクションのファイバ内では、クラッド・ファイバ領域の減少により、その中の光の閉込めが低下し、それにより、クラッドの厚さに応じて、特にクラッドが第２のセクションで各ファイバから完全に除去される場合、光が漏洩するようになることがある。この現象に対処するために、第２のセクションの複数のファイバは、テーパ化する前に「オーバークラッド」チューブで取り囲むことができる。さらに、第２のセクションのクラッド領域がテーパ化の間に十分に薄くなり、その結果、光が漏洩することがある場合、オーバークラッド・チューブは光閉込めを支援することができる。いずれの事例でも、オーバークラッド・チューブの屈折率はテーパ化の後でさえ、覆われたクラッド領域またはコア領域のいずれの屈折率よりも低くなければならない。代替として、第２のセクションの複数のファイバのうちの１つまたは複数は、潜在的な光閉込めの低下に対処するために低インデックス・ロッドで包むことができる。

【0016】

本発明者らの発明の第２の態様によれば、テーパ化ファイバ光カプラを製作する方法は、
（ａ）複数の光ファイバを用意するステップであり、前記ファイバのうちの少なくとも１つは、コア領域と、コア領域を囲む環状クラッド領域とを有し、第１の軸方向セクションのファイバのうちの少なくとも１つのコア領域が直径Ｄ_{ｃｏｒｅ１}を有し、囲むクラッド領域が直径Ｄ_{ｃｌａｄ１}を有し、第２の軸方向セクションのファイバのうちの少なくとも１つのコア領域が直径Ｄ_{ｃｏｒｅ２}を有し、囲むクラッド領域が直径Ｄ_{ｃｌａｄ２}を有する、ステップと、
（ｂ）ファイバを束に配列するステップであり、束が互いに縦列して配列される第１および第２の軸方向セクションを有する、ステップと、
（ｃ）Ｄ_{ｃｌａｄ１}＞Ｄ_{ｃｌａｄ２}、より一般的には、Ａ_{ｃｌａｄ１}＞Ａ_{ｃｌａｄ２}であるように、第２のセクションのファイバのクラッドを減少させるように第１および第２のセクションのファイバを構成するステップと、
（ｄ）ファイバの第２のセクションの一部をテーパ化するステップと
を含む。本実施形態の１つの態様では、テーパ化される部分は第２のセクションの全長よりも短い。別の態様では、テーパ化される部分は第２のセクションの全長である。

【0017】

この方法は、第２のセクションのファイバを互いに融着させるステップをさらに含むことができる。別の実施形態では、この方法は、テーパ化することなしに、第２のセクションを加熱するステップを含む。

【0018】

本発明の別の実施形態では、第１および第２のセクションのファイバは連続しており、それらの間に光学的不連続がなく（例えば、スプライス接続）、ステップ（ｃ）では、クラッド厚は、第２の領域のファイバのうちの少なくとも１つのクラッドの一部を機械的または化学的に除去することによって減少される。

【0019】

本発明のさらなる別の実施形態では、ステップ（ａ）および（ｂ）において、複数のファイバは、第１の厚さのクラッド領域を有する第１の群ファイバと、第２のより小さい厚さのクラッド領域を有する第２の群のファイバとを含む。最初に、第１の群のファイバは、第２の群のファイバと位置合わせされてスプライス接続される。スプライス接続された後、ファイバは２つの束に配列され、一方の束のファイバは第１のセクションを形成し、他方の束のファイバは第２のセクションを形成する。次に、第２のセクションのファイバはテーパ化される。

【0020】

本発明者らの発明は、本発明の様々な特徴および利点と共に、添付図面と関連してなされる以下のより詳細な説明から容易に理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】先行技術による従来のＴＦＢ光ファイバ・カプラの概略で部分的な断面図である。

【図2】図１のＴＦＢカプラのファイバの様々な断面を概略的に示す図である。図２Ａは、クラッド領域１１．２によって囲まれたコア領域１１．１を有する多モード入力ファイバ１１を示し、図２Ｂは、テーパ化されていない第１のセクション１５のインタフェース１７での一束のファイバ１１を示し、図２Ｃは、一束のファイバがテーパ化され融着された後の第２のセクション１６のインタフェース１２での一束のファイバを示し、図２Ｄは、クラッド領域１９．２によって囲まれたコア領域１９．１を有する、大モード面積（ＬＭＡ）ファイバなどの出力ファイバ１９を示す。図２の概略の性質には以下が含まれる。（ｉ）図２Ｂの束では、一束化ファイバ１１の各々の外側境界のみが示され（すなわち、簡単化のために、コアおよびクラッドの領域の詳細は省略されている）、図２Ｃの束では、テーパ化され融着されたファイバの対応する詳細も省略されている。７つの多モード・ファイバを例示として利用する実用的なＴＦＢに関して、本明細書の図２Ｃは上記の米国特許第５，９３５，２８８号の図６に類似している。いくつかの実施形態では、ＴＦＢは７つを超えるファイバ（例えば、１９個以上）を含むことができる。

【図3】図３Ａ〜Ｅは本発明の一実施形態によるＴＦＢカプラを示す図である。具体的には、図３Ｂ〜Ｅは、先行技術のＴＦＢカプラ製作プロセス（図３Ｂ、３Ｃ）を本発明者らの発明の例示的な実施形態（図３Ｄ、３Ｅ）と対比している光ファイバの概略の断面を示す。

【図4】本発明者らの発明の別の実施形態による、低インデックス・クラッド・チューブが一束化ファイバに外接する光カプラの概略断面を示す図である。

【図5】本発明者らの発明の別の実施形態による、低インデックス・クラッド・ロッドの線状六角形のアレイが一束化ファイバに外接する光カプラの概略断面を示す図である。

【図6】例示的な高次モードがファイバ断面上に重なっている図４または図５のいずれかのカプラ内の例示的なファイバの概略断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

前記の図のうちの様々なものは、原寸に比例して描かれておらず、かつ／または図の簡単化および明瞭化のために、描写される実際の光ファイバまたは生成物の詳細のすべてを含むわけではないという点で概略的に示されている。

【0023】

用語集
輝度：光ビーム源の輝度は、遠視野での発散の単位立体角当たりのビーム焦点での単位モード面積当たりのパワー（Ｐ）として定義される。それは、Ｗ／（ｓｒ ｃｍ^２）の単位で測定される。より詳細については、例えば、インターネットにおいてＵＲＬ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｐ−ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．ｃｏｍ／ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ．ｈｔｍｌで見いだすことができ、参照により本明細書に組み込まれる「Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」を参照されたい。輝度は、パワーをエテンデュで除算したものとして示すことができ、エテンデュは、光源の面積と、光が伝搬する立体角との関数である。簡単なシステムでは、エテンデュはπ・Ｓ・ＮＡ^２で近似することができ、ここで、Ｓは光源の面積である。

【0024】

直径ｄおよび開口数ＮＡのコアをもつファイバ・ピグテイルによって光をＧＰＦに供給する従来の低輝度レーザダイオード・アレイを考えよう。典型的な市販のレーザダイオード・アレイは、１０５μｍ直径および０．１５から０．２２のＮＡ（概略で１．３×１０^３ｓｒ μｍ^２のエテンデュ）のピグテイル・コアに概略で１０Ｗ〜２５Ｗのパワーを供給し、これは、出力ビームが約７．６ｍＷ／（ｓｒ μｍ^２）の輝度を有することを意味する。本発明者らが意味する高輝度とは、ポンプ源の輝度は従来の低輝度レーザダイオード・アレイの輝度よりも少なくとも３０倍大きく、好ましくは、１００倍大きい。したがって、例示として、高輝度ポンプ源はＧＰＦ１２に少なくとも７６０ｍＷ／（ｓｒ μｍ^２）を供給することになる。

【0025】

中心波長：本説明の全体にわたって、波長への言及は特定の光放出の中心波長を意味するように意図され、すべてのそのような放出は中心波長の上下に周知の範囲の波長を含む固有の線幅を有することを理解されたい。

【0026】

ガラス・ファイバ：本明細書で説明するタイプの光ファイバは、一般に、ガラス（例えば、シリカ）で製作され、クラッド領域の屈折率は、当技術分野で周知のように、１つまたは複数のドーパント（例えば、Ｐ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｆ、Ｂ）の量およびタイプによって、またはファイバの製作中にクラッド領域に組み込まれる低インデックス中空ボイド（例えば、空気孔）によって制御される。コア／クラッド領域のこれらの屈折率ならびに厚さ／直径は、やはり当技術分野で周知のように、重要な動作パラメータを決定する。特に多モード・ポンプ・ファイバでは、コアは、一般に、「純」シリカであり、すなわち、コア材料はドープされていないシリカであり、一方、クラッドは、一般に、フッ素でダウンドープされたシリカである。

【0027】

インデックス：インデックス（ｉｎｄｅｘおよびｉｎｄｉｃｅｓ）という用語は屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘおよびｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｉｃｅｓ）を意味するものとする。

【0028】

モード：モードという用語は、電磁波（例えば、信号光）の横モードを意味するものとする。さらに、光ファイバの基本モードという用語は、一般に、ＬＰ_０１モードを指す。

【0029】

半径／直径：前記の（さらに以下の）説明における半径および直径という用語の使用は、様々な領域（例えば、コア、ペデスタル、トレンチ、クラッド）の断面が円形および／または環状であることを意味するが、実際には、これらの領域は非円形であることがあり、例えば、それらは楕円、多角形、不規則、または他のより複雑な形状であることがある。それにもかかわらず、当技術分野において一般的であるように、本発明者らはしばしば簡単化および明瞭化のために半径および／または直径という用語を使用する。

【0030】

ドープされていない：ドープされていない、または故意でなくドープされたという用語は、ファイバの領域、またはそのような領域を形成するために使用される最初のチューブが領域に故意に添加されないドーパントを製作中に含むことを意味するが、この用語は、製作プロセス中に本質的に組み込まれることがある低レベルのバックグラウンド・ドーピングを除外しない。そのようなバックグラウンド・ドーピング・レベルは、ドープされていない領域の屈折率への影響が軽微であるという点で低い。

【0031】

テーパ化ファイバ束 − 設計
この表題の下、本発明者らは、一束化ファイバの第２のセクションがテーパ化された本発明者らのファイバ光カプラの様々な実施形態を説明する、すなわち、それらは本発明者らの発明に従って変更されたＴＦＢカプラ設計である。しかし、前に記述し、以下でより詳細に説明するように、本発明者らの発明のいくつかの実施形態では、テーパ化は必須ではない。

【0032】

本発明者らの発明の第１の態様の１つの実施形態によれば、インタフェース１２で出力ポートから出てくる光のＮＡ増加を低減するために、図１に示されるような従来のＴＦＢ光カプラ１０が変更される。従来のＴＦＢの光カプラ１０を前に説明したが、明瞭化のために、本発明者らは簡単に繰り返すと、カプラ１０は、多数の入力光源１８からの光を出力ポート１２に結合するように構成された単一モードまたは多モードのいずれかの一束の光ファイバ１１を含み、ファイバ１１の１つまたは複数は、例として多モード・ファイバについて図２Ａに示されるように、コア領域１１．１と、コア領域を囲むクラッド領域１１．２とを有する。その束は、それぞれ、縦列して配置され、光インタフェース１７を含む軸方向移行ゾーン（図示せず）を介して互いに結合される第１の軸方向セクション１５と第２の軸方向セクション１６とを有する。第２のセクション１６内のファイバは、インタフェース１７でのより大きい断面の束から出力ポート１２でのより小さい断面の束までテーパ化される。［インタフェース１７の識別は教育的便宜の事柄であり、すなわち、ファイバ１１はセクション１５とセクション１６との間で連続しており、すなわち、インタフェース１７で光学的不連続はない。］

【0033】

例として、ＴＦＢカプラ１０は、図２Ｂに示されるように束ねられた７つのファイバ１１で製作することができる。セクション１５の各ファイバ１１は、一般に、１０５μｍの直径をもつコア領域１１．１と、１２５μｍの外径をもつクラッド領域１１．２とを有し、それは、第１のセクション１５の束の最大外径がＤ_１５＝３７５μｍであることを意味する。第２のセクション１６のインタフェース１２での１２５μｍの直径＝Ｄ_１２まで束を引き下げる（または引っ張り下げる）ために、この従来のＴＦＢカプラで必要とされるＴＤＲ_ｃｏｎｖは、

ＴＤＲ_ｃｏｎｖ＝１２５μｍ×（７）^１／２／１２５μｍ＝２．６５ （４）

で与えられる。この例示のＴＦＢカプラでは、出力ポート１２での光のＮＡは同じ係数だけ、すなわち、２．６５だけ増加することになる。

【0034】

対照的に、本発明者らの発明の例示的な実施形態に従って構成された図３Ａに示されるような第２の例示のＴＦＢカプラ３０を考えよう。比較のために、本発明のＴＦＢカプラも図２Ｂに示されるように束ねられた７つのファイバ３１で製作される。第１のセクション３５の各ファイバ３１は、例示として、１０５μｍの直径をもつコア領域３１．１と、１２５μｍの外径をもつクラッド領域３１．２とを有する。図１および２と比較して、第２のセクション３６の各ファイバ３１は、やはり、１０５μｍの直径をもつコア領域３１．１を有するが、クラッド領域３１．２は薄く、ただ１１６μｍのみの外径を有する。その結果、第１のセクション３５の（インタフェース３７での）束の最大外径は、再度、Ｄ_１５＝３７５μｍであるが、第２のセクションの（インタフェース３７での）束の最大外径はＤ_１５＝３４８μｍである。第２のセクション１６の束をインタフェース１２での１２５μｍの外径＝Ｄ_１２まで引き下げる（または引っ張り下げる）ために、本発明のＴＦＢカプラで必要とされるＴＤＲ_ｉｎｖは、

ＴＤＲ_ｉｎｖ＝１１６μｍ×（７）^１／２／１２５μｍ＝２．４５ （５）

で与えられる。したがって、本発明者らの発明のカプラの本実施形態のＮＡは、単に２．４５の係数だけ（上述の第１の例示的なＴＦＢの２．６５の係数と比較して）増加することになり、それは、出力ポート１２から出てくる光の輝度が、対応して、約１７％の係数だけ増加する［すなわち（２．６５／２．４５）^２＝１．１７である］ことになることを意味する。図１と図３との間で見て分かるように、この変更により、より小さいＴＤＲが可能になり、それは、（ｉ）テーパ化された第２のセクション３６は、出力ポート１２で所望の直径を生成するのに長さにおいてそれほど多く引く必要がない、（ｉｉ）ＮＡはその結果としてそれほど多くは増加しないという２つの利点を有する。

【0035】

本発明のＴＦＢカプラが図３Ｂ〜Ｅにさらに示され、それらはテーパ化の前（図３Ｂ、３Ｄ）、およびテーパ化の後（図３Ｃ、３Ｅ）の例示的な光ファイバの様々な断面を示す。図３Ｂはファイバ１１ａ（ファイバ３１と同様の）を示し、それは、図１に示した従来のＴＦＢカプラの第１のセクション１５に配置される一般的なファイバ、および図３Ａに示されるような本発明者らの発明のＴＦＢカプラの第１のセクション３５に配置されるような一般的なファイバを示す。従来の手法を使用して、第２のセクション１５のファイバ１１ａ（図３Ｂ）の各々はテーパ化するステップＴ１を受けることになる。テーパ化するステップＴ１は、ファイバ１１ｂ（図３Ｂ）で示されるようにファイバ断面積を減少させるが、断面コア面積の断面全面積に対する比（Ｒ）を変化させず、すなわち、Ｒ_２（第２のセクション１６のファイバ１１ｂのＡ_{ｃｏｒｅ２}／（Ａ_{ｃｏｒｅ２}＋Ａ_{ｃｌａｄ２}）として定義される）は、Ｒ_１（第１のセクション１５のファイバ１１ａのＡ_{ｃｏｒｅ１}／（Ａ_{ｃｏｒｅ１}＋Ａ_{ｃｌａｄ１}）として定義される）に等しい。対照的に、本発明者らの発明の手法の１つの実施形態を使用して、テーパ化する前に、第２のセクション３６内のファイバ１１（すなわち、ファイバ１１ｃ、図３Ｄ）のうちの少なくともいくつかは薄化するステップＴ２を受け、ファイバ１１ｃのクラッド領域は図３Ｄに示されるように薄化される。ファイバ１１ｃのクラッド領域を薄化すると、断面コア面積の断面全面積に対する比が増加し、すなわち、図３Ｄの薄化ファイバ１１ｃの比のＲ_１’は図３Ｂのオリジナルのファイバ１１ａの比のＲ_１よりも大きい。したがって、第２のセクションのファイバ１１ｃがテーパ化するステップＴ３を受ける場合、各薄化ファイバ１１ｃの断面積は減少させられるが、テーパ化するステップＴ１と同様に、ステップＴ２は断面コア面積の断面全面積に対する比を変化させず、すなわち、Ｒ_２’（第２のセクション３６のファイバ１１ｄに対してＲ_２と同様に定義される）は、Ｒ_１’（第１のセクション３５のファイバ１１ｃに対してＲ_１と同様に定義される）に等しい。本発明者らの発明の第１の態様の好ましい実施形態では、第２のセクション３６のファイバのすべてが、テーパ化される前に第１のセクション３５よりも薄いクラッド領域を有する。

【0036】

図３Ａ〜Ｅは、さらに凡例ＴＤＲ_ｃｏｎｖおよびＴＤＲ_ｉｎｖを含み、それらは、それぞれ、テーパ化するステップＴ１およびＴ２に関連するＴＤＲである。実際には、これらのＴＤＲは互いに等しい場合もあり、等しくない場合もある。式（４）および（５）は、それらが等しくない場合を示す。

【0037】

第２のセクション３６内では、その中のファイバのうちの少なくともいくつか（好ましくは、すべて）のクラッド領域が第１のセクション３５内の対応するファイバの断面積よりも小さい断面積を有することが当業者には明らかであろう。同様に、ファイバのクラッド領域は、例示として、半径方向の厚さによって特徴づけられる環形の形状を有し、第２のセクション３６内では、その中のファイバのクラッド領域のうちの少なくともいくつか（好ましくは、すべて）の半径方向の厚さは、第１のセクション３５内の対応するクラッド領域の半径方向の厚さよりも小さい。

【0038】

第２のセクション１６のファイバのうちの少なくともいくつかのクラッド領域を薄化すると、それらのファイバ中を伝搬する光モードの光閉込めが、ファイバの設計詳細および／または特定用途の性能仕様に応じて不十分となることがある可能性が高まる。本発明の１つの態様は、ファイバ１１が多モード・ファイバであることを含み、光エネルギーの大部分が基本モードと比べて高次モードで伝搬する。図６は、１つのそのような高次モード、すなわち、ファイバ６のコア領域６．１を伝搬するが、薄化クラッド領域６．２による閉込めが不十分である２次モード６．３を示す。（他の高次モードも多モード・ファイバ１１中を伝搬することになるが、それらは図の明瞭化および簡単化のために示されていない。）光閉込めが不十分である場合、本発明者らは、薄化ファイバを含むファイバ束を、図４および図５に示すタイプの低インデックスの円周方向クラッド領域で囲むことを提案する。本発明者らが意味する低インデックスとは、円周方向クラッド領域のインデックスが、束内のファイバ６のファイバのコア領域６．１のインデックスよりも小さく、ファイバ６中を伝搬する光を閉じ込めるのに十分な低さである。

【0039】

図４では、束４（第２のＴＦＢ領域３６内の）は、例示として、７つのネスト状ファイバ６を含み、それらのうちの少なくともいくつかは、伝搬高次モード（ＨＯＭ、例えば、ファイバ６の１つまたは複数のＨＯＭを代表するように意図された２次モード６．３、図６）の十分な光閉込めを行うには薄すぎるクラッド領域を有する。束４は、低インデックス・クラッド領域として働く低インデックス・ガラス・チューブ４．１で囲まれる。束４の外側ファイバに外接するチューブ４．１は、ステップＴ３（図３）などの任意のテーパ化するステップが実行される前に所定位置に置かれる。したがって、チューブ４．１およびファイバ６の両方がテーパ化を受ける。

【0040】

同様に、図５では、束５（第２のＴＦＢ領域１６内の）は、例示として、７つのネスト状ファイバ６を含み、それらのうちの少なくともいくつかは、伝搬ＨＯＭ（例えば、再度、２次モード６．３、図６、で代表される）の十分な光閉込めを行うには薄すぎるクラッド領域を有する。束５は、例示として、隣接するより低いインデックスのガラス・ロッド５．１の線状六角形アレイで囲まれ、それにより、７つの内側ファイバ６をもつネスト構成が形成される。束５の外側ファイバに外接するロッド５．１は低インデックス・クラッド領域として働く。ロッドのアレイは、ステップＴ３（図３）などの任意のテーパ化するステップが実行される前に所定位置に置かれる。したがって、ロッド５．１およびファイバ６の両方がテーパ化を受ける。

【0041】

ロッド５．１は、低インデックス・ガラスまたは他の材料で製作することができ、または光ファイバ（束５の動作中に光ファイバのコア領域で光を導波しないコアおよびクラッド領域を含む）とすることができる。

【0042】

どの場合にも、低インデックス・チューブ４．１または低インデックス・ロッド５．１は、それぞれ、束４および５中を伝搬するＨＯＭの十分な光閉込めを行う。

【0043】

テーパ化ファイバ束 − 製作
ＴＦＢカプラおよびその製作は、上述で引用したＤｉＧｉｏｖａｎｎｉ−Ｓｔｅｎｔｚの特許およびＤｉＧｉｏｖａｎｎｉ−Ｔｉｐｔｏｎの特許、ならびに参照により本明細書に組み込まれる以下の特許、すなわち、２００２年６月４日にＤｉＧｉｏｖａｎｎｉおよびＦｉｓｈｔｅｙｎに発行された米国特許第６，３９７，６３６号と、２００７年４月２４日にＦｉｓｈｔｅｙｎに発行された米国特許第７，２０９，６１５号とに説明されている。

【0044】

本発明者らの発明の本態様は、共に従来のＴＦＢを製作するのに使用される技法に対する改善である２つの製作手法を包含することが当業者には明らかであろう。特に、本発明者らの手法によれば、（ｉ）本発明者らは、第２のセクション１６を、従来の技法で達成される全直径と同じである出力ポート１２での全直径までテーパ化する（すなわち、本発明者らは同じＴＤＲを使用する）が、本発明者らは出力ポートでより低いＮＡを達成することができ、または（ｉｉ）本発明者らは、第２のセクション１６を、従来の技法で達成される全直径よりも小さい出力ポート１２での全直径までテーパ化する（すなわち、本発明者らはより小さいＴＤＲを使用する）が、本発明者らは出力ポートでのＮＡを実質的に増加させずにそうすることができるＴＦＢの製作が可能になる。

【0045】

本発明者らの発明の第２の態様によれば、これらの既知のＴＦＢカプラ製作技法が上述で示唆したように変更される。特に、光カプラ１０（図１）を製作する本発明者らの方法の１つの実施形態は、
（ａ）図２Ａに示すように、各ファイバがコア領域１１．１と、コア領域を囲むクラッド領域１１．２とを有する多数の光ファイバ１１を用意するステップと、
（ｂ）図１に示すように、第１の軸方向セクション１５と、縦列の第２の軸方向セクション１６とを有する束（図２Ｂ）に多数のファイバを配列するステップと、
（ｃ）Ｄ_{ｃｌａｄ１}＞Ｄ_{ｃｌａｄ２}、より一般的には、Ａ_{ｃｌａｄ１}＞Ａ_{ｃｌａｄ２}であるように、第２のセクションのファイバのクラッドを減少させるように第１および第２のセクションのファイバを構成するステップと、
（ｄ）ファイバの第２のセクションの一部をテーパ化するステップと
を含む。本実施形態の１つの態様では、テーパ化される部分は第２のセクションの全長よりも短い。別の態様では、テーパ化される部分は第２のセクションの全長である。

【0046】

この方法は、第２のセクションのファイバを互いに融着させるステップをさらに含むことができる。別の実施形態では、この方法は、テーパ化することなしに、第２のセクションを加熱するステップを含む。

【0047】

本発明者らの発明の第２の態様の別の実施形態では、第１のセクション１５および第２のセクション１６のファイバは連続しており、それらの間に光学的不連続がなく（例えば、スプライス接続）、構成するステップ（ｃ）は、第２のセクションのファイバ（図３Ｂ、３Ｄ）のうちの少なくともいくつかのクラッド領域の厚さを減少させるステップを含む。好ましい実施形態では、構成するステップ（ｃ）は、第２のセクションのファイバのすべて（１１ｃ、図３Ｄ）のクラッド領域の厚さを減少させるステップを含む。当業者には既知の様々な技法を使用して、クラッド領域の薄化を達成することができる。例えば、第２のセクションのファイバのうちの少なくともいくつかの（好ましくは、すべての）クラッドは化学的にエッチングするか、またはプラズマ・エッチングして、クラッド領域材料を除去することができる。好ましくは、クラッド領域材料はファイバ円周のまわりを均一に除去される。構成するステップ（ｃ）の１つの実施形態では、本発明者らは、以下で説明するように第２のセクション内の多モード・シリカ光ファイバの外側クラッド材料を除去する（化学的にエッチングする）のにフッ化水素酸（ＨＦ）を使用した。

【0048】

実験Ｉ：エッチング・プロセスによって構成された第２のセクションのより薄いファイバ・クラッド
ドープされていないコアおよびＦドープされたクラッドをもつ多モードシリカ・ファイバが以下で説明するすべての場合に使用された。本発明者らは、入力ファイバ（１０５μｍコア径、１２５μｍクラッド外径、および０．２２ＮＡ）の測定したＮＡを、図１および２に示したタイプであるが、本発明者らの発明の本実施形態に従って変更したタイプの７つのファイバの多モードＴＦＢの出力と比較した。ＴＦＢは、インタフェース１７での３３０μｍの初期の直径をインタフェース１７での３００μｍの最終直径に減少させるように１０％ＴＤＲで製作された。光は各ファイバのＮＡを完全に満たすように送り出された。

【0049】

１０％テーパの光のＮＡは、入力ファイバ中の光よりも約０．０２大きい（入力ファイバのＮＡよりも１０％大きい）と測定された。このＮＡの増加は光学理論で予測されるものと一致する。

【0050】

ＴＦＢのＮＡ増加は、テーパ化された第２のセクション内部のコア／クラッド・インタフェースから光が反射することに起因しているので、この反射光のＮＡはＴＤＲに正比例して増加することになる。このＴＦＢは、（ｉ）テーパ化の結果として生じるＮＡ増加を低減するために、かつ（ｉｉ）ネスト状ファイバの７つのすべてを出力ファイバ１９の３００μｍ直径コア以内に適合させるためにいくつかの設計要求事項を有していた。これらの競争する設計要求事項の両方を達成するために、本発明者らは、テーパ化する前に第２のセクションのファイバの各々のクラッドを薄化するのにフッ化水素（ＨＦ）エッチング・プロセスを使用した。ＨＦ水溶液は、所望のエッチング速度に応じて４０体積％ＨＦから５２体積％ＨＦの範囲であった。より速いエッチング速度はより高いＨＦ濃度により達成された。

【0051】

エッチング・プロセスは、上述のＨＦ溶液の浴槽を準備することと、次に、第２のセクション１６の所望の長さ（すなわち、おおよそインタフェース１７と出力ポート１２との間の距離）に対応する深さまでファイバの端部を浴槽に漬けることとを含んでいた。ファイバ端部は、除去されるべきクラッド材料の量に応じて数十秒の期間漬けたままにされた。

【0052】

ＨＦ浴槽（エッチング液）を使用してシリカ・ファイバをエッチングすることは、例えば上記のＦｉｓｈｔｅｙｎの特許に説明されているように、当技術分野では周知である。同様に、エッチング液の濃度、エッチング液の温度、ファイバ端部がエッチング液にさらされる時間、およびファイバ端部をエッチング液に漬ける速度などのパラメータを制御することによってエッチング速度を注意深く管理することが必要であることは周知である。

【0053】

本発明者らは、２つのＴＦＢ、すなわち、第２のセクション１６のファイバのクラッドをエッチングしなかったＴＦＢと、そうするのではなく、第２のセクションのファイバをエッチングしてクラッド厚を低減した同一のＴＦＢとを比較した。上記で述べたように、入力ファイバ・クラッドの外径は１２５μｍであった。したがって、ネスト状ファイバの最大外径は３７５μｍであったが、そのために、ネスト状ファイバは出力ファイバの３００μｍ直径コア内に適合することができなかった。第２のセクションのファイバの各々のクラッドを１２５μｍから１１３μｍの外径（３３９μｍのネスト状ファイバの最大外径）まで薄化するためのＨＦエッチングと、それに続く最小のテーパ化（約１０％）とによって、本発明者らは、最小のＮＡ増加（約０．０２の）で出力ファイバの３００μｍ直径以内に７つのファイバ・コアをすべて適合させることができた。

【0054】

本発明者らの発明の第２の態様の別の実施形態では、構成するステップ（ｃ）は、（ｃ１）第２のセクション１６内に別個のファイバの束を形成するステップであり、それら（１１ｃ、図３Ｄ）のうちの少なくともいくつかは第１のセクション１５のファイバ（１１、図３Ｂ）よりも薄いクラッド領域（例えば、線引きしたままの）を有する、ステップと、（ｃ２）第１および第２のセクションのファイバを互いに位置合わせするステップと、（ｃ３）第２のセクションのファイバを第１のセクションのファイバにスプライス接続するステップとを含む。好ましい実施形態では、形成するステップ（ｃ１）は、第２の領域１６内に別個のファイバの束を形成するステップであり、それら（１１ｃ、図３Ｄ）のすべてが第１のセクションのファイバ（１１、図３Ｂ）よりも薄いクラッド領域を有する、ステップと、上述のステップ（ｃ２）および（ｃ３）を行うステップとを含む。本発明者らはこの手法を使用して、本発明者らの発明の例示的な実施形態の有効性を以下のように実証した。

【0055】

実験ＩＩ：より薄い線引きしたままのファイバを使用することによって構成された第２のセクションのより薄いファイバ・クラッド
ドープされていないコアおよびＦドープされたクラッドをもつ多モードシリカ・ファイバが以下で説明するすべての場合に使用された。線引きしたままであり、第１のセクションのファイバよりも小さい直径を有するが、コア径は両方のセクションで同じである（１０５μｍ）ファイバの第２のセクションを形成することによって、実験Ｉの結果と同様の結果が達成された。これらの別個のセクションは互いに融着スプライス接続されて、図１および２に示したタイプであるが、本発明者らの発明の本実施形態に従って変更したタイプのＴＦＢが形成された。次に、第２のセクションが、しかもこのセクションのみがＴＦＢ技術分野で周知の技法によってテーパ化された。

【0056】

第２のセクションのファイバはすべて１０５μｍ直径コアを有していたが、異なる外径のクラッド（１１６μｍまたは１１１μｍ）を有していた。

【0057】

ＮＡの結果は実験Ｉのものと同等であった。

【0058】

上述の構成は、本発明の原理の適用例となるように工夫することができる多くの可能な特定の実施形態の単なる例示であることが理解されるべきである。多数の多様な他の構成が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者によってこれらの原理に従って考案され得る。特に、例えば、本発明者らのＴＦＢは、かなり小さい利用デバイス（例えば、２００μｍ直径入力ポートを有するデバイス）に整合させる必要がある状況がある場合がある。そのような場合、例えば、３００μｍ直径コア出力ファイバを利用し、３００μｍ直径出力ポートを達成するために本発明者らの発明の先の実施形態のうちの１つを使用し、３００μｍ出力ポートを出力ファイバの一方の端部に結合し、利用デバイスの入力ポートに整合するように出力ファイバの他方の端部を３００μｍから２００μｍまでテーパ化し、テーパ化した端部を利用デバイスの入力ポートに結合することが望ましいことがある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】