特許 6423914 クラッドモードストリッパ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6423914

(24)【登録日】2018年10月26日

(45)【発行日】2018年11月14日

(54)【発明の名称】クラッドモードストリッパ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/44 20060101AFI20181105BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/44 306

   G02B6/44 316

【請求項の数】16

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-89537(P2017-89537)

(22)【出願日】2017年4月28日

【審査請求日】2017年11月15日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】松本 亮吉

【審査官】 岸 智史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１６３９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６８７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２７７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１４１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００８７６９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／００１７３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１２６６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０２０２４１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００８６１６０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／００−６／５４

Ｈ０１Ｓ ３／０６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバの被覆除去区間を覆い、該光ファイバの該被覆除去区間における最外殻構造の屈折率以上の屈折率を有する樹脂体と、
不透明材料により構成された補強部材と、を備え、
上記樹脂体の表面は、上記補強部材との界面を構成する第１領域と上記第１領域に対向する第２領域とを含み、上記第１領域又は上記第２領域には、上記光ファイバから上記樹脂体に入射したクラッドモード光が上記第２領域に入射する際の入射角又は平均入射角を小さくするための入射角低減構造が形成されている、
ことを特徴とするクラッドモードストリッパ。

【請求項2】

上記入射角低減構造は、上記第１領域に形成され、当該入射角低減構造にて散乱された上記クラッドモード光が上記第２領域に入射する際の平均入射角を小さくする粗面である、
ことを特徴とする請求項１に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項3】

上記粗面は、上記クラッドモード光を平均伝搬角が大きくなるように散乱する、
ことを特徴とする請求項２に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項4】

上記樹脂体を伝搬する上記クラッドモード光の波長をλとして、上記粗面の平均粗さＲａは、λ／２よりも大きい、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項5】

上記入射角低減構造は、上記第１領域に形成され、当該入射角低減構造にて反射された上記クラッドモード光が上記第２領域に入射する際の入射角を小さくする平面プリズムである、
ことを特徴とする請求項１に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項6】

上記平面プリズムは、上記クラッドモード光を伝搬角が大きくなるように反射する、
ことを特徴とする請求項５に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項7】

上記入射角低減構造は、上記第２領域に形成され、上記クラッドモード光が当該入射角低減構造に入射する際の入射角を小さくする平面プリズムである、
ことを特徴とする請求項１に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項8】

上記第２領域は、ＡＲコートされている、
ことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項9】

光ファイバの被覆除去区間を覆い、該光ファイバの該被覆除去区間における最外殻構造の屈折率以上の屈折率を有する樹脂体と、
上記樹脂体を支持し、上記樹脂体と屈折率の整合した透明部材とを備え、
上記透明部材の表面において上記透明部材と上記樹脂体との界面と対向する領域には、
粗面が形成されており、当該粗面は、上記光ファイバから上記樹脂体を介して上記透明部材に入射したクラッドモード光を平均伝搬角が大きくなるように散乱する、
ことを特徴とするクラッドモードストリッパ。

【請求項10】

上記透明部材を伝搬する上記クラッドモード光の波長をλとして、上記粗面の平均粗さＲａは、λ／２よりも大きい、
ことを特徴とする請求項９に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項11】

上記樹脂体と上記透明部材との屈折率差は、２％以下である、
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項12】

上記樹脂体の表面において当該樹脂体と上記透明部材との界面と対向する領域は、粗面化されているか、又は、ＡＲコートされている、
ことを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項13】

上記樹脂体の表面であって、上記樹脂体と上記最外殻構造との界面に対向する表面には、上記光ファイバから上記樹脂体に入射したクラッドモード光が該表面に入射する際の入射角又は平均入射角を小さくするための入射角低減構造が形成されている、
ことを特徴とする請求項９〜１２の何れか１項に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項14】

上記入射角低減構造は、平面プリズムである、
ことを特徴とする請求項１３に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項15】

上記入射角低減構造は、粗面である、
ことを特徴とする請求項１３に記載のクラッドモードストリッパ。

【請求項16】

光ファイバの被覆除去区間を覆い、該光ファイバの該被覆除去区間における最外殻構造の屈折率以上の屈折率を有する樹脂体を備え、
上記樹脂体の表面であって、上記樹脂体と上記最外殻構造との界面に対向する表面には、上記光ファイバから上記樹脂体に入射したクラッドモード光が該表面に入射する際の入射角を小さくするための平面プリズムが形成されており、
上記平面プリズムは、上記光ファイバの光軸に沿って交互に並んだ傾斜面と垂直面とにより構成されており、上記傾斜面は、上記光ファイバの入射端側を向いており、上記垂直面は、上記光ファイバの出射端側を向いている、
ことを特徴とするクラッドモードストリッパ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバからクラッドモード光を除去するためのクラッドモードストリッパに関する。

【背景技術】

【0002】

金属材料などを加工（切断、溶接、切削など）する材料加工の分野では、ブレードやドリルなどを用いた機械加工に代わる加工方法として、レーザ光を用いたレーザ加工が普及しつつある。また、レーザ加工に用いるレーザ装置としては、ファイバレーザが注目を集めている。よりハイパワーなレーザ光を要する加工には、複数のファイバレーザと、各ファイバレーザにて生成されたレーザ光を合成するコンバイナとを備えたファイバレーザシステムが用いられる。

【0003】

ファイバレーザは、ミラー又はハーフミラーとして機能するファイバブラッググレーティングが両端に接続されたポンプゲインファイバを共振器とするレーザ装置である。ポンプゲインファイバとしては、通常、コアにＹｂなどの希土類元素が添加されたダブルクラッドファイバが用いられる。共振器にて生成された信号光は、ハーフミラーとして機能するファイバブラッググレーティングに接続されたデリバリファイバを用いて、加工対象物へと導かれる。デリバリファイバとしても、通常、ダブルクラッドファイバが用いられる。

【0004】

ファイバレーザにおいては、共振器にて生成されたレーザ光の光路がポンプゲインファイバ、ファイバブラッググレーティング、及びデリバリファイバにより構成される。上記の光路には、少なくとも、ポンプゲインファイバとファイバブラッググレーティングとの接続点、及び、ファイバブラッググレーティングとデリバリファイバとの接続点が含まれる。上記の光路を構成する光ファイバの接続点においてコアの不整合（コア径の相違やコアの軸ずれなど）があると、後段の光ファイバのクラッドにクラッドモード光が励振される。例えば、ファイバブラッググレーティングとデリバリファイバとの接続点においてコアの不整合があると、デリバリファイバのクラッドにクラッドモード光が励振される。また、上記の光路を構成する光ファイバに側圧や曲げなどの外乱が加えられた場合にも、コアを導波されるレーザ光の高次モード成分がクラッドに漏出して、クラッドモード光が励振される。ファイバレーザシステムにおいては、コンバイナ、及び、コンバイナと上記の光路を構成する光ファイバとの接続点もクラッドモード光の発生源となる。

【0005】

上記の光路を構成する光ファイバのクラッドを導波するクラッドモード光は、その光ファイバ、又は、その光ファイバよりも後段の光ファイバの被覆を発熱させたり、デリバリファイバの出射端に接続された加工ヘッドの構成部品を発熱させたりする。すなわち、上記の光路を構成する光ファイバのクラッドを導波するクラッドモード光は、ファイバレーザ又はファイバレーザシステムの信頼性を低下させる要因になる。このため、上記の光路を構成する光ファイバには、クラッドモード光を除去するためのクラッドモードストリッパが設けられる。

【0006】

図１２は、従来のクラッドモードストリッパ１０の構成を示す縦断面図である。クラッドモードストリッパ１０は、被覆除去区間Ｉにおいて露出した光ファイバ５の内側クラッド５２を覆う高屈折率樹脂体１０１により構成されている。高屈折率樹脂体１０１は、光ファイバ５の内側クラッド５２の屈折率以上の屈折率を有する透光性樹脂からなる。このため、光ファイバ５の内側クラッド５２に閉じ込められたクラッドモード光を、被覆除去区間Ｉにおいて高屈折率樹脂体１０１へと漏出させることができる。

【0007】

特許文献１には、放熱機構又は冷却機構を設けたクラッドモードストリッパが開示されている。特許文献２には、屈折率が光の伝搬方向に沿って次第に高くなる高屈折率樹脂体を備えたクラッドモードストリッパが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１−３１６７０５号（公開日：１９８９年１２月２１日）

【特許文献2】国際公開第２０１３／００１７３４号（国際公開日：２０１３年１月３日）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来のクラッドモードストリッパにおいては、被覆除去区間において光ファイバから漏出したクラッドモード光の一部が高屈折率樹脂体の表面において繰り返し反射されながら高屈折率樹脂体の内部を伝搬することがある。高屈折率樹脂体の内部を伝搬するクラッドモード光は、高屈折率樹脂体を発熱させ、高屈折率樹脂体を劣化させる場合がある。

【0010】

例えば、出力が１ｋＷのファイバレーザにおいて、コアを導波されるレーザ光の１％がクラッドモード光になる場合、クラッドモードパワーは１０Ｗに達する。１０Ｗのクラッドモードが長さ数ｍｍ〜数ｃｍの高屈折率樹脂体において熱に変換された場合、高屈折率樹脂体を劣化させるに足る温度上昇が生じ得る。

【0011】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも高屈折率樹脂体の発熱が生じ難いクラッドモードストリッパを実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明に係るクラッドモードストリッパは、光ファイバの被覆除去区間を覆い、該光ファイバの該被覆除去区間における最外殻構造の屈折率以上の屈折率を有する樹脂体を備え、上記樹脂体の表面には、上記光ファイバから上記樹脂体に入射したクラッドモード光が該表面に入射する際の入射角又は平均入射角を小さくする ための入射角低減構造が形成されている、ことを特徴とする。

【0013】

本発明に係るクラッドモードストリッパにおいて、上記入射角低減構造は、当該入射角低減構造にて散乱された上記クラッドモード光が上記表面において当該入射角低減構造に対向する領域に入射する際の平均入射角を小さくする粗面である、ことが好ましい。

【0014】

本発明に係るクラッドモードストリッパにおいて、上記粗面は、上記クラッドモード光を平均伝搬角が大きくなるように散乱する、ことが好ましい。

【0015】

本発明に係るクラッドモードストリッパにおいて、上記粗面の平均粗さＲａは、上記樹脂体を伝搬する上記クラッドモード光の波長をλとして、λ／２よりも大きい、ことが好ましい。

【0016】

本発明に係るクラッドモードストリッパにおいて、上記入射角低減構造は、当該入射角低減構造にて反射された上記クラッドモード光が上記表面において当該入射角低減構造に対向する領域に入射する際の入射角を小さくする平面プリズムである、ことが好ましい。

【0017】

本発明に係るクラッドモードストリッパにおいて、上記平面プリズムは、上記クラッドモード光を伝搬角が大きくなるように反射する、ことが好ましい。

【0018】

本発明に係るクラッドモードストリッパにおいて、上記入射角低減構造は、上記クラッドモード光が当該入射角低減構造に入射する際の入射角を小さくする平面プリズムである、ことが好ましい。

【0019】

本発明に係るクラッドモードストリッパは、上記樹脂体を支持し、上記樹脂体と屈折率の整合した透明部材を更に備え、上記透明部材の表面において上記透明部材と上記樹脂体との界面と対向する領域には、粗面が形成されており、当該粗面は、上記光ファイバから上記樹脂体を介して上記透明部材に入射したクラッドモード光を平均伝搬角が大きくなるように散乱する、ことが好ましい。

【0020】

本発明に係るクラッドモードストリッパにおいて、上記透明部材を伝搬する上記クラッドモード光の波長をλとして、上記粗面の平均粗さＲａは、λ／２よりも大きい、ことが好ましい。

【0021】

本発明に係るクラッドモードストリッパにおいて、上記樹脂体と上記透明部材との屈折率差は、２％以下である、ことが好ましい。

【0022】

本発明に係るクラッドモードストリッパにおいて、上記樹脂体の表面において当該樹脂体と上記透明部材との界面と対向する領域は、粗面化されているか、又は、ＡＲコートされている、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、従来よりも高屈折率樹脂体の発熱が生じ難いクラッドモードストリッパを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るクラッドモードストリッパの構成を示す縦断面図及び横断面図である。

【図2】図１に示すクラッドモードストリッパの第１の変形例を示す縦断面図である。

【図3】図１に示すクラッドモードストリッパの第２の変形例を示す縦断面図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係るクラッドモードストリッパの構成を示す縦断面図及び横断面図である。

【図5】本発明の第３の実施形態に係るクラッドモードストリッパの構成を示す縦断面図及び横断面図である。

【図6】図５に示すクラッドモードストリッパの第１の変形例を示す縦断面図である。

【図7】図５に示すクラッドモードストリッパの第２の変形例を示す縦断面図である。

【図8】本発明の第４の実施形態に係るクラッドモードストリッパの構成を示す縦断面図及び横断面図である。

【図9】図８に示すクラッドモードストリッパの第１の変形例を示す縦断面図である。

【図10】図８に示すクラッドモードストリッパの第２の変形例を示す縦断面図である。

【図11】図８に示すクラッドモードストリッパの第３の変形例を示す縦断面図である。

【図12】従来のクラッドモードストリッパの構成を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るクラッドモードストリッパ１の構成について、図１を参照して説明する。図１において、（ａ）は、クラッドモードストリッパ１の縦断面図であり、（ｂ）は、クラッドモードストリッパ１の横断面図である。

【0026】

クラッドモードストリッパ１は、光ファイバ５の被覆除去区間Ｉを覆う高屈折率樹脂体１１、及び、高屈折率樹脂体１１を支持する補強部材１２を備えている。補強部材１２は、例えば、上面にＶ字溝１２１が形成された直方体状の部材である。この補強部材１２は、不透明材料、例えば、アルミナにより構成されている。アルミナは、熱伝導性が良く、線膨張係数が小さく、加工性が良いため、補強部材１２の材料として好適である。高屈折率樹脂体１１は、例えば、補強部材１２のＶ字溝１２１に注入された樹脂を硬化させたものである。この高屈折率樹脂体１１は、被覆除去区間Ｉにおける光ファイバ５の最外殻構造の屈折率以上の屈折率を有する透光性樹脂により構成されている。

【0027】

光ファイバ５は、例えば、ガラス製のコア５１、コア５１の側面を覆うガラス製の内側クラッド５２、内側クラッド５２の外側面を覆う樹脂製の外側クラッド５３、及び、外側クラッド５３の外側面を覆う樹脂製の被覆５４により構成される。被覆除去区間Ｉにおいては、外側クラッド５３及び被覆５４が除去されており、内側クラッド５２が最外殻構造となる。高屈折率樹脂体１１は、内側クラッド５２よりも屈折率の高い樹脂により構成され、被覆除去区間Ｉにおいて内側クラッド５２の外側面を覆う。

【0028】

クラッドモードストリッパ１の特徴は、補強部材１２との界面を構成する高屈折率樹脂体１１の表面に、傾斜面１１１ａと垂直面１１１ｂとが光ファイバ５の光軸に沿って交互に並ぶ平面プリズム（フレネルプリズム）１１１ｐが形成されている点である。傾斜面１１１ａは、光の入射側を向いており、例えば、光ファイバ５の光軸と４５°を成す。一方、垂直面１１１ｂは、光の出射側を向いており、例えば、光ファイバ５の光軸と９０°を成す。以下、高屈折率樹脂体１１の表面において、高屈折率樹脂体１１と補強部材１２との界面を構成する領域を第１領域１１１とし、高屈折率樹脂体１１と空気との界面を構成する領域を第２領域１１２とする。高屈折率樹脂体１１の表面において、平面プリズム１１１ｐが形成された領域は、第１領域１１１に含まれ、第２領域１１２と対向する。

【0029】

高屈折率樹脂体１１においては、上記のように平面プリズム１１１ｐが形成された第１領域１１１が、光ファイバ５から高屈折率樹脂体１１に入射したクラッドモード光を、その伝搬角（クラッドモード光の光軸と光ファイバ５の光軸との成す角（鋭角））が大きくなるように反射する。その結果、高屈折率樹脂体１１においては、第１領域１１１にて反射されたクラッドモード光が第２領域１１２に入射する際の入射角（クラッドモード光の光軸と第２領域１１２の法線とが入射点において成す角（鋭角））が、第１領域１１１が平面プリズム化されていない場合よりも小さくなる。すなわち、第１領域１１１に形成された平面プリズム１１１ｐは、クラッドモード光が第２領域１１２に入射する際の入射角を小さくするための入射角低減構造として機能する。

【0030】

このため、高屈折率樹脂体１１においては、第１領域１１１にて反射されたクラッドモード光に対する第２領域１１２の反射率が、第１領域１１１が平面プリズム化されていない場合よりも小さくなる。その結果、高屈折率樹脂体１１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体１１の内部を伝搬するクラッドモード光の伝搬距離が、第１領域１１１が平面プリズム化されていない場合よりも短くなる。したがって、高屈折率樹脂体１１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体１１の発熱及び劣化を有効に抑制することができる。

【0031】

以下、本実施形態に係るクラッドモードストリッパ１の変形例について、図２〜図３を参照して説明する。

【0032】

第１の変形例に係るクラッドモードストリッパ１Ａについて、図２を参照して説明する。図２は、クラッドモードストリッパ１Ａの縦断面図である。クラッドモードストリッパ１（図１参照）と本変形例に係るクラッドモードストリッパ１Ａとの相違点は、以下のとおりである。

【0033】

相違点：クラッドモードストリッパ１の高屈折率樹脂体１１の表面においては、第２領域１１２が露出しているのに対して、クラッドモードストリッパ１Ａの高屈折率樹脂体１１の表面においては、第２領域１１２に反射防止膜としてＡＲ（Anti Reflection）コート１１３が施されている。ＡＲコート１１３の材料としては、低屈折率のものが望ましく、例えば、フッ素系樹脂又やフッ化マグネシウムなどが挙げられる。

【0034】

クラッドモードストリッパ１Ａの高屈折率樹脂体１１においては、第２領域１１２にＡＲコート１１３が施されているため、第１領域１１１にて反射されたクラッドモード光に対する第２領域１１２の反射率が更に低下する。また、第１領域１１１が平面プリズム化されていることにより、ＡＲコート１１３へのクラッドモード光の入射角が小さくなり、ＡＲコート１１３の反射防止性能が発揮され易くなる。その結果、高屈折率樹脂体１１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体１１の内部を伝搬するクラッドモード光の伝搬距離が更に短くなる。したがって、高屈折率樹脂体１１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体１１の発熱及び劣化を更に有効に抑制することができる。

【0035】

次に、第２の変形例に係るクラッドモードストリッパ１Ｂについて、図３を参照して説明する。図３は、クラッドモードストリッパ１Ｂの縦断面図である。クラッドモードストリッパ１（図１参照）と本変形例に係るクラッドモードストリッパ１Ｂとの相違点は、以下のとおりである。

【0036】

相違点：クラッドモードストリッパ１においては、補強部材１２が不透明材料（例えば、アルミナ）により構成されているのに対して、クラッドモードストリッパ１Ｂにおいては、補強部材１２が透明材料（例えば、石英又は窒化アルミニウム）により構成されている。

【0037】

補強部材１２を透明材料により構成することによって、高屈折率樹脂体１１に入射したクラッドモード光に対する第１領域１１１の反射率が、補強部材１２に入射する光の分だけ低下する。例えば、高屈折率樹脂体１１と補強部材１２との屈折率差が４％の場合、高屈折率樹脂体１１を伝搬角２°で伝播し、第１領域１１１に入射角８８°で入射するクラッドモード光に対する第１領域１１１の反射率は６０％程度になる。そして、第１領域１１１が平面プリズム化されていることにより、クラッドモード光が補強部材１２に入射する際の入射角が、第１領域１１１が平面プリズム化されていない場合よりも小さくなる。このため、第１領域１１１にて反射されずに補強部材１２に入射するクラッドモード光の割合が増え、第１領域１１１にて反射されて高屈折領域１１に戻る光の割合が減る。その結果、高屈折率樹脂体１１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体１１の内部を伝搬するクラッドモード光の伝搬距離が更に短くなる。したがって、高屈折率樹脂体１１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体１１の発熱及び劣化を更に有効に抑制することができる。

【0038】

なお、高屈折率樹脂体の表面に形成される入射角低減構造は、補強部材との界面を構成する領域に、補強部材の表面形状の反映として、受動的又は他律的に形成された表面構造であってもよいし、補強部材との界面を構成しない領域に、能動的又は自律的に形成された表面構造であってもよい。前述した第１の実施形態は、高屈折率樹脂体１１の表面に受動的又は他律的に形成された平面プリズム１１１ｐを、入射角低減構造として用いる例である。一方、後述する第２の実施形態は、高屈折率樹脂体２１の表面に能動的又は自律的に形成された平面プリズム２１２ｐを入射角低減構造として用いる例である（図４参照）。また、後述する第３の実施形態は、高屈折率樹脂体３１の表面に受動的又は他律的に形成された粗面３１１ｑを入射角低減構造として用いる例である（図５参照）。

【0039】

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るクラッドモードストリッパ２の構成について、図４を参照して説明する。図４において、（ａ）は、クラッドモードストリッパ２の縦断面図であり、（ｂ）は、クラッドモードストリッパ２の横断面図である。

【0040】

クラッドモードストリッパ２は、光ファイバ５の被覆除去区間Ｉを覆う高屈折率樹脂体２１、及び、高屈折率樹脂体２１を支持する補強部材２２を備えている。補強部材２２は、例えば、上面にＶ字溝２２１が形成された直方体状の部材である。この補強部材２２は、不透明材料、例えば、アルミナにより構成されている。高屈折率樹脂体２１は、例えば、補強部材２２のＶ字溝２２１に注入された樹脂を硬化させたものである。この高屈折率樹脂体２１は、被覆除去区間Ｉにおける光ファイバ５の最外殻構造の屈折率以上の屈折率を有する透光性樹脂により構成されている。

【0041】

光ファイバ５は、例えば、ガラス製のコア５１、コア５１の側面を覆うガラス製の内側クラッド５２、内側クラッド５２の外側面を覆う樹脂製の外側クラッド５３、及び、外側クラッド５３の外側面を覆う樹脂製の被覆５４により構成される。被覆除去区間Ｉにおいては、外側クラッド５３及び被覆５４が除去されており、内側クラッド５２が最外殻構造となる。高屈折率樹脂体２１は、内側クラッド５２よりも屈折率の高い樹脂により構成され、被覆除去区間Ｉにおいて内側クラッド５２の外側面を覆う。

【0042】

クラッドモードストリッパ２の特徴は、空気との界面を構成する高屈折率樹脂体２１の表面に、垂直面２１２ａと傾斜面２１２ｂとが光ファイバ５の光軸に沿って交互に並ぶ平面プリズム（フレネルプリズム）２１２ｐが形成されている点である。垂直面２１２ａは、光の入射側を向いており、例えば、光ファイバ５の光軸と９０°を成す。一方、傾斜面２１２ｂは、光の出射側を向いており、光ファイバ５の光軸と４５°を成す。以下、高屈折率樹脂体２１の表面において、高屈折率樹脂体２１と補強部材２２との界面を構成する領域を第１領域２１１とし、高屈折率樹脂体１１と空気との界面を構成する領域を第２領域２１２とする。高屈折率樹脂体２１の表面において、平面プリズム２１２ｐが形成された領域は、第２領域２１２に含まれ、第１領域２１１と対向する。

【0043】

高屈折率樹脂体２１においては、第２領域２１２に平面プリズム２１２ｐが形成されているため、第１領域２１１にて反射されたクラッドモード光が第２領域２１２に入射する際の入射角が小さくなる。すなわち、第２領域２１２に形成された平面プリズム２１２ｐは、クラッドモード光が第２領域２１２に入射する際の入射角を小さくするための入射角低減構造として機能する。

【0044】

このため、高屈折率樹脂体２１においては、第１領域２１１にて反射されたクラッドモード光に対する第２領域２１２の反射率が、第２領域２１２が平面プリズム化されていない場合よりも小さくなる。その結果、高屈折率樹脂体２１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体２１の内部を伝搬するクラッドモード光の伝搬距離が、第２領域２１２が平面プリズム化されていない場合よりも短くなる。したがって、高屈折率樹脂体２１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体２１の発熱及び劣化を有効に抑制することができる。

【0045】

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係るクラッドモードストリッパ３の構成について、図５を参照して説明する。図５において、（ａ）は、クラッドモードストリッパ３の縦断面図であり、（ｂ）は、クラッドモードストリッパ３の横断面図である。

【0046】

クラッドモードストリッパ３は、光ファイバ５の被覆除去区間Ｉを覆う高屈折率樹脂体３１、及び、高屈折率樹脂体３１を支持する補強部材３２を備えている。補強部材３２は、例えば、上面にＶ字溝３２１が形成された直方体状の部材である。この補強部材３２は、不透明材料、例えば、アルミナにより構成されている。高屈折率樹脂体３１は、例えば、補強部材３２のＶ字溝３２１に注入された樹脂を硬化させたものである。この高屈折率樹脂体３１は、被覆除去区間Ｉにおける光ファイバ５の最外殻構造の屈折率以上の屈折率を有する透光性樹脂により構成されている。

【0047】

光ファイバ５は、例えば、ガラス製のコア５１、コア５１の側面を覆うガラス製の内側クラッド５２、内側クラッド５２の外側面を覆う樹脂製の外側クラッド５３、及び、外側クラッド５３の外側面を覆う樹脂製の被覆５４により構成される。被覆除去区間Ｉにおいては、外側クラッド５３及び被覆５４が除去されており、内側クラッド５２が最外殻構造となる。高屈折率樹脂体３１は、内側クラッド５２よりも屈折率の高い樹脂により構成され、被覆除去区間Ｉにおいて内側クラッド５２の外側面を覆う。

【0048】

クラッドモードストリッパ３の特徴は、補強部材３２との界面を構成する高屈折率樹脂体３１の表面に、平均粗さ（例えば、算術平均粗さ）Ｒａがλ／２よりも大きい粗面３１１ｑが形成されている点にある。ここで、λは、高屈折率樹脂体３１内を伝搬するクラッドモード光の波長を表す。また、ある表面のある領域における平均粗さＲａとは、その表面の理想表面からの偏差の絶対値をその領域に亘って平均したものを指す。以下、高屈折率樹脂体３１の表面において、高屈折率樹脂体３１と補強部材３２との界面を構成する領域を第１領域３１１とし、高屈折率樹脂体３１と空気との界面を構成する領域を第２領域３１２とする。高屈折率樹脂体３１の表面において、粗面３１１ｑが形成された領域は、第１領域３１１に含まれ、第２領域３１２と対向する。

【0049】

高屈折率樹脂体３１においては、上記のように粗面３１１ｑが形成された第１領域３１１が、光ファイバ５から高屈折率樹脂体３１に入射したクラッドモード光を、平均伝搬角（クラッドモード光が第１領域３１１に入射した際に発生する散乱光の伝搬角の分布の平均値）が大きくなるように散乱する。なぜなら、平均粗さＲａがλ／２よりも大きい粗面３１１ｑに散乱された光の強度分布はランベルト則に従い、粗面３１１ｑの法線方向に散乱される光の強度が他の方向に散乱される光の強度よりも大きくなるからである。ここで、ある面にて散乱された光の強度分布がランベルト則に従うとは、その面に入射する光の入射角に依らず、その面の法線方向に散乱される光の強度をＩ０、その面の法線方向との成す角がφとなる方向に散乱される光の強度をＩφとして、Ｉφ＝Ｉ０・ｃｏｓφが満たされることを指す。特に、クラッドモード光のように、第１領域３１１への入射角が小さい光では、平均伝搬角が大きくなる効果が顕著となる。その結果、高屈折率樹脂体３１においては、第１領域３１１にて散乱されたクラッドモード光が第２領域３１２に入射する際の平均入射角（第１領域３１１にて散乱されたクラッドモード光が第２領域３１２に入射する際の入射角の分布の平均値）が、第１領域３１１が粗面化されていない場合よりも小さくなる。すなわち、第１領域３１１に形成された粗面３１１ｑは、クラッドモード光が第２領域３１２に入射する際の平均入射角を小さくするための入射角低減構造として機能する。

【0050】

このため、高屈折率樹脂体３１においては、第１領域３１１にて散乱されたクラッドモード光に対する第２領域３１２の平均反射率が、第１領域３１１が粗面化されていない場合よりも小さくなる。その結果、高屈折率樹脂体３１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体３１の内部を伝搬するクラッドモード光の平均伝搬距離が、第１領域３１１が粗面化されていない場合よりも短くなる。したがって、高屈折率樹脂体３１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体３１の発熱及び劣化を有効に抑制することができる。

【0051】

以下、本実施形態に係るクラッドモードストリッパ３の変形例について、図６〜図７を参照して説明する。

【0052】

第１の変形例に係るクラッドモードストリッパ３Ａについて、図６を参照して説明する。図６は、クラッドモードストリッパ３Ａの縦断面図である。クラッドモードストリッパ３（図５参照）と本変形例に係るクラッドモードストリッパ３Ａとの相違点は、以下のとおりである。

【0053】

相違点：クラッドモードストリッパ３の高屈折率樹脂体３１の表面においては、第２領域３１２が露出しているのに対して、クラッドモードストリッパ３Ａの高屈折率樹脂体３１の表面においては、第２領域３１２にＡＲコート３１３が施されている。

【0054】

クラッドモードストリッパ３Ａの高屈折率樹脂体３１においては、第２領域３１２にＡＲコートが施されているため、第１領域３１１にて反射されたクラッドモード光に対する第２領域３１２の反射率が更に低下する。また、第１領域３１１が粗面化されていることにより、ＡＲコート３１３へのクラッドモード光の入射角が小さくなり、ＡＲコート３１３の反射防止性能が発揮され易くなる。その結果、高屈折率樹脂体３１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体３１の内部を伝搬するクラッドモード光の伝搬距離が更に短くなる。したがって、高屈折率樹脂体３１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体３１の発熱及び劣化を更に有効に抑制することができる。

【0055】

次に、第２の変形例に係るクラッドモードストリッパ３Ｂについて、図７を参照して説明する。図７は、クラッドモードストリッパ３Ｂの縦断面図である。クラッドモードストリッパ３（図５参照）と本変形例に係るクラッドモードストリッパ３Ｂとの相違点は、以下のとおりである。

【0056】

相違点：クラッドモードストリッパ３においては、補強部材３２が不透明材料（例えば、アルミナ）により構成されているのに対して、クラッドモードストリッパ３Ｂにおいては、補強部材３２が透明材料（例えば、石英や窒化アルミニウムなど）により構成されている。

【0057】

補強部材３２を透明材料により構成することによって、高屈折率樹脂体３１に入射したクラッドモード光に対する第１領域３１１の後方散乱率（高屈折率樹脂体３１側に散乱されるクラッドモード光の割合）が低下する。本変形例における第１領域３１１のように、高屈折率樹脂体３１と補強部材３２との界面が粗面化されている場合、後方散乱率は、通常、５０％以下となる。補強部材３２と高屈折率樹脂３１との間には、通常、屈折率差が存在する。このため、第１領域３１１が粗面化されていない場合には、大きい入射角で第１領域３１１に入射したクラッドモード光の大半が反射する。例えば、高屈折率樹脂体３１と補強部材３２との屈折率差が４％の場合、高屈折率樹脂体３１を伝搬角２°で伝播し、第１領域３１１に入射角８８°で入射するクラッドモード光に対する第１領域１１１の反射率は６０％程度になる。高屈折率樹脂体３１と補強部材３２との屈折率差が大きくなると、クラッドモード光に対する第１領域１１１の反射率は更に高くなる。第１領域３１１を粗面化することによって、第１領域３１１に入射角８８°で入射するクラッドモード光については、高屈折率樹脂体３１と補強部材３２との屈折率差を４％以下にするのと同等以上に、クラッドモード光の高屈折率樹脂体３１への後方散乱による戻り光の量を低減できる。その結果、高屈折率樹脂体３１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体３１の内部を伝搬するクラッドモード光の光量が更に減る。したがって、高屈折率樹脂体３１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体３１の発熱及び劣化を更に有効に抑制することができる。

【0058】

〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態に係るクラッドモードストリッパ４の構成について、図８を参照して説明する。図８において、（ａ）は、クラッドモードストリッパ４の縦断面図であり、（ｂ）は、クラッドモードストリッパ４の横断面図である。

【0059】

クラッドモードストリッパ４は、光ファイバ５の被覆除去区間Ｉを覆う高屈折率樹脂体４１、高屈折率樹脂体４１を支持する２つの透明補強部材４２〜４３を備えている。第１の透明補強部材４２は、例えば、上面にＶ字溝４２１が形成された直方体状の部材である。第１の透明補強部材４２は、屈折率が高屈折率樹脂体４１と整合する透明材料、例えば、石英などにより構成されている。高屈折率樹脂体４１は、例えば、透明補強部材４２のＶ字溝４２１に注入された樹脂を硬化させたものである。この高屈折率樹脂体４１は、被覆除去区間Ｉにおける光ファイバ５の最外殻構造の屈折率以上の屈折率を有する透光性樹脂により構成されている。第２の透明補強部材４３は、例えば、直方体状の部材である。第２の透明補強部材４３は、屈折率が高屈折率樹脂体４１と整合する透明材料、例えば、石英などにより構成されている。第２の透明補強部材４３は、その下面が第１の透明補強部材４２の上面と当接するように第１の透明補強部材４２に接合され、第１の透明補強部材４２の上面に形成されたＶ字溝４２１を閉塞する蓋として機能する。

【0060】

光ファイバ５は、例えば、ガラス製のコア５１、コア５１の側面を覆うガラス製の内側クラッド５２、内側クラッド５２の外側面を覆う樹脂製の外側クラッド５３、及び、外側クラッド５３の外側面を覆う樹脂製の被覆５４により構成される。被覆除去区間Ｉにおいては、外側クラッド５３及び被覆５４が除去されており、内側クラッド５２が最外殻構造となる。高屈折率樹脂体４１は、内側クラッド５２よりも屈折率の高い樹脂により構成され、被覆除去区間Ｉにおいて内側クラッド５２の外側面を覆う。

【0061】

クラッドモードストリッパ４の第１の特徴は、第１の透明補強部材４２及び第２の透明補強部材４３の屈折率が高屈折率樹脂体４１と整合している点である。このため、光ファイバ５から高屈折率樹脂体４１に入射したクラッドモード光の大部分は、高屈折率樹脂体４１と第１の透明補強部材４２との界面を透過して第１の透明補強部材４２に入射するか、又は、高屈折率樹脂体４１と第２の透明補強部材４３との界面を透過して第２の透明補強部材４３に入射する。例えば、高屈折率樹脂体４１と第１の透明補強部材４２及び第２の透明補強部材４３との屈折率差が２％以下である場合、高屈折率樹脂体４１を伝搬角２°で伝播し、入射角８８°で透明補強部材４３に入射するクラッドモード光の半分以上が、高屈折率樹脂体４１と第１の透明補強部材４２との界面を透過して第１の透明補強部材４２に入射するか、又は、高屈折率樹脂体４１と第２の透明補強部材４３との界面を透過して第２の透明補強部材４３に入射する。したがって、高屈折率樹脂体４１と第１の透明補強部材４２との界面及び高屈折率樹脂体４１と第２の透明補強部材４３との界面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体４１の内部を伝搬するクラッドモード光の伝搬距離が、第１の透明補強部材４２及び第２の透明補強部材４３の屈折率が高屈折率樹脂体４１と整合していない場合よりも短くなる。したがって、高屈折率樹脂体４１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体４１の発熱及び劣化を有効に抑制することができる。

【0062】

クラッドモードストリッパ４の第２の特徴は、第１の透明補強部材４２の表面において高屈折率樹脂体４１との界面と対向する領域４２１、及び、第２の透明補強部材４３の表面において高屈折率樹脂体４１との界面と対向する領域４３１が粗面化されている点である。このため、高屈折率樹脂体４１との界面を透過して第１の透明補強部材４２及び第２の透明補強部材４３に入射したクラッドモード光の大部分は、透明補強部材４２の領域４２１及び第２の透明補強部材４３の領域４３１にて散乱される。すなわち、高屈折率樹脂体４１との界面を透過して第１の透明補強部材４２及び第２の透明補強部材４３に入射したクラッドモード光の大部分は、高屈折率樹脂体４１への再入射を抑制され、クラッドモードストリッパ４の外部に放出される。また、後方散乱で高屈折率樹脂体４１に再入射する光についても、散乱により伝搬角の平均が大きくなることで、高屈折率樹脂４１の界面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体４１の内部を伝搬する伝搬距離が短くなる。領域４２１，４３１の界面が粗面化されていない場合には、透明補強部材４２，４３と空気の屈折率差が非常に大きいことから、クラッドモード光のように伝搬角の小さい光は大半が鏡面反射してしまい、伝搬角が小さいまま高屈折率樹脂体４１に再入射することとなる。

【0063】

以下、本実施形態に係るクラッドモードストリッパ４の変形例について、図９〜図１１を参照して説明する。

【0064】

第１の変形例に係るクラッドモードストリッパ４Ａについて、図９を参照して説明する。図９は、クラッドモードストリッパ４Ａの縦断面図である。

【0065】

クラッドモードストリッパ４Ａは、クラッドモードストリッパ４（図８参照）において、第２の透明補強部材４３を省略すると共に、高屈折率樹脂体４１の表面において第１の透明補強部材４２との界面と対向する領域４１１を粗面化したものである。入射したクラッドモード光の大部分は、領域４１１にて散乱される。すなわち、高屈折率樹脂体４１と空気との界面である領域４１１に入射したクラッドモード光の大部分は、高屈折率樹脂体４１への再入射を抑制され、クラッドモードストリッパ４の外部に放出される。領域４１１に形成された粗面は、クラッドモード光が高屈折樹脂体４１と透明補強部材４２の界面、及び、当該領域４１１と対向する領域４２１に入射する際の平均入射角を小さくするための入射角低減構造として機能する。

【0066】

このため、高屈折率樹脂体４１から透明補強部材４２に入射したクラッドモード光の大部分は、領域４２１において反射されるのでなく透過する。また、領域４２１も粗面化されていることにより、クラッドモード光のうち入射角度の大きい成分についても、反射されるのでなく散乱される。その結果、高屈折率樹脂体４１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体４１の内部を伝搬するクラッドモード光の伝搬距離が更に短くなる。したがって、高屈折率樹脂体４１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体４１の発熱及び劣化を更に有効に抑制することができる。

【0067】

次に、第２の変形例に係るクラッドモードストリッパ４Ｂについて、図１０を参照して説明する。図１０は、クラッドモードストリッパ４Ｂの縦断面図である。

【0068】

クラッドモードストリッパ４Ｂは、クラッドモードストリッパ４（図８参照）において、第２の透明補強部材４３を省略すると共に、高屈折率樹脂体４１の表面において第１の透明補強部材４２との界面と対向する領域４１１にＡＲコートを施したものである。

【0069】

このため、高屈折率樹脂体４１において領域４１１に入射したクラッドモード光の大部分は、反射されるのでなく透過される。また、領域４２１が光散乱面であることにより、ＡＲコートへのクラッドモード光の入射角が小さくなり、ＡＲコートの反射防止性能が発揮され易くなる。その結果、高屈折率樹脂体４１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体４１の内部を伝搬するクラッドモード光の伝搬距離が更に短くなる。したがって、高屈折率樹脂体４１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体４１の発熱及び劣化を更に有効に抑制することができる。

【0070】

次に、第３の変形例に係るクラッドモードストリッパ４Ｃについて、図１１を参照して説明する。図１１は、クラッドモードストリッパ４Ｃの縦断面図である。

【0071】

クラッドモードストリッパ４Ｃは、クラッドモードストリッパ４Ｂ（図１０参照）において、高屈折率樹脂体４１の表面において透明補強部材４２との境界面を構成する領域４１２を平面プリズム化したものである。領域４１２に形成された平面プリズムは、クラッドモード光が当該領域４１２に入射する際の平均入射角を小さくするための入射角低減構造として機能する。

【0072】

このため、高屈折率樹脂体４１において透明補強部材４２との界面にクラッドモード光が入射する際の反射率が低下する。また、領域４１２にて反射されたクラッドモード光の伝搬角が大きくなる。その結果、高屈折率樹脂体４１の表面で繰り返し反射されながら、高屈折率樹脂体４１の内部を伝搬するクラッドモード光の伝搬距離が更に短くなる。したがって、高屈折率樹脂体４１の内部を伝搬するクラッドモード光に起因する高屈折率樹脂体４１の発熱及び劣化を更に有効に抑制することができる。

【0073】

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、上述した各実施形態及び各変形例に示した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態などについても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0074】

１、１Ａ、１Ｂ クラッドモードストリッパ
１１ 高屈折率樹脂体
１２ 補強部材
２ クラッドモードストリッパ
２１ 高屈折率樹脂体
２２ 補強部材
３、３Ａ、３Ｂ クラッドモードストリッパ
３１ 高屈折率樹脂体
３２ 補強部材
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ クラッドモードストリッパ
４１ 高屈折率樹脂体
４２、４３ 透明補強部材
５ 光ファイバ

【要約】

【課題】従来よりも高屈折率樹脂体の発熱が生じ難いクラッドモードストリッパを実現する。
【解決手段】クラッドモードストリッパ（１）は、光ファイバ（５）の被覆除去区間（Ｉ）を覆い、光ファイバ（５）の内側クラッド（５２）よりも屈折率の高い高屈折率樹脂体（１１）を備えている。高屈折率樹脂体（１１）の表面には、光ファイバ（５）から高屈折率樹脂体（１１）に入射したクラッドモード光が該表面に入射する際の入射角又は平均入射角を小さくための構造として、平面プリズムが形成されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】