特開 2024-102573 ビームカプラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024102573

(43)【公開日】2024-07-31

(54)【発明の名称】ビームカプラ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/42 20060101AFI20240724BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20240724BHJP

【ＦＩ】

G02B6/42

H01S3/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006558

(22)【出願日】2023-01-19

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】森 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】呉屋 真之

【テーマコード（参考）】

2H137

5F172

【Ｆターム（参考）】

2H137AA13

2H137AB05

2H137AB06

2H137BB08

2H137BB14

2H137BC51

2H137CA15A

2H137CA45

2H137CB22

2H137CB28

2H137CB32

2H137CB33

2H137DB14

2H137HA05

5F172NN10

5F172NP06

5F172NP12

5F172NP16

5F172NR12

5F172NR30

5F172NS01

5F172ZA02

(57)【要約】

【課題】高出力レーザーを用いる場合であっても高い伝送品質を維持しつつ、光ファイバーの損傷を回避することが可能なビームカプラを提供する。
【解決手段】ビームカプラは、レーザーの進行方向に配置された光ファイバーに向けてレーザーを入射させるためのビームカプラであって、進行方向における光ファイバーの後方側に配置され、レーザーが通過するアパーチャが形成されたアパーチャ部材と、アパーチャ部材を外周側から囲うとともに、内部に冷媒が流通する流路が形成された冷却部材と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザーを、該レーザーの進行方向に配置された光ファイバーに向けて入射させるためのビームカプラであって、
前記進行方向における前記光ファイバーの後方側に配置され、前記レーザーが通過するアパーチャが形成されたアパーチャ部材と、
該アパーチャ部材を外周側から囲うとともに、内部に冷媒が流通する流路が形成された冷却部材と、
を備えるビームカプラ。

【請求項2】

前記冷媒の温度を計測する温度計測部と、
前記アパーチャ部材の二次元位置を変化させることで前記光ファイバーに入射する前記レーザーの焦点の二次元位置を調整することが可能な移動部と、
をさらに備える請求項１に記載のビームカプラ。

【請求項3】

前記温度計測部が計測した前記冷媒の温度に基づいて前記レーザーの二次元位置のズレを検知する検知部と、
該検知部が検知したズレと予め定められた基準範囲とを比較する比較判定部と、
該比較判定部によって前記ズレが前記基準範囲外にあると判定された場合に前記移動部を駆動して前記ズレが前記基準範囲内に収まるように調整する駆動部と、
を有する制御装置をさらに備える請求項２に記載のビームカプラ。

【請求項4】

前記レーザーの光路上に配置され、ビーム重心位置、及びビーム径の少なくとも一方を含むレーザー物理量を取得可能なレーザー物理量取得部をさらに備え、
前記制御装置では、前記検知部が前記レーザー物理量に基づいて前記レーザーの三次元位置の前記ズレを検知し、前記比較判定部が、前記ズレと予め定められた前記基準範囲とを比較し、前記駆動部は、前記比較判定部によって前記ズレが前記基準範囲外にあると判定された場合に前記移動部を駆動して前記ズレが前記基準範囲内に収まるように調整する請求項３に記載のビームカプラ。

【請求項5】

レーザーを、該レーザーの進行方向に配置された光ファイバーに向けて入射させるためのビームカプラであって、
前記進行方向における前記光ファイバーの後方側に配置され、前記レーザーが通過するアパーチャが形成されたアパーチャ部材と、
前記アパーチャ部材の三次元位置を変化させることで前記光ファイバーに入射する前記レーザーの焦点の三次元位置を調整することが可能な移動部と、
前記レーザーの光路上に配置され、ビーム重心位置、及びビーム径の少なくとも一方を含むレーザー物理量を取得可能なレーザー物理量取得部と、
前記レーザー物理量取得部が取得した前記レーザー物理量に基づいて前記レーザーの三次元位置のズレを検知する検知部と、該検知部が検知したズレと予め定められた基準範囲とを比較する比較判定部と、該比較判定部によって前記ズレが前記基準範囲外にあると判定された場合に前記移動部を駆動して前記ズレが前記基準範囲内に収まるように調整する駆動部と、を有する制御装置と、
を備えるビームカプラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ビームカプラに関する。

【背景技術】

【0002】

例えばレーザー加工装置の周辺では、レーザーを光源から離れた場所に伝送するために光ファイバーと、ビームカプラと、が用いられる。ビームカプラは、一方側の光ファイバーから出射したレーザーを、他方側の光ファイバーに入射させるための光学的な中継機器である。

【0003】

ビームカプラの具体例として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。このビームカプラは、一方側の光ファイバーから出射したレーザーをレンズによって収斂させた後、他方側の光ファイバーに入射させる構成を採用している。

【0004】

ここで、高出力レーザーを対象とする場合、一方側の光ファイバーから出射したレーザーの焦点位置にズレを生じることがある。この場合、下記特許文献１に係る装置では、レンズをレーザーの光軸方向に移動させることで、焦点位置の是正を図ることができるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６３８８９２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記のようにレンズを用いたビームカプラでは、数ｋＷ～数１０ｋＷのさらなる高出力レーザーを対象とする場合、熱レンズ効果を生じる虞がある。これにより、レーザーの焦点位置がさらに大きく変化してしまう。その結果、レーザーの伝送品質が低下したり、光ファイバーの損傷を生じたりする虞がある。

【0007】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、高出力レーザーを用いる場合であっても高い伝送品質を維持しつつ、光ファイバーの損傷を回避することが可能なビームカプラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本開示に係るビームカプラは、第一の光ファイバーから出射したレーザーを、該レーザーの進行方向の前方側に間隔をあけて配置された第二の光ファイバーに向けて入射させるためのビームカプラであって、前記進行方向における前記第二の光ファイバーの後方側に配置され、前記レーザーが通過するアパーチャが形成されたアパーチャ部材と、該アパーチャ部材を外周側から囲うとともに、内部に冷媒が流通する流路が形成された冷却部材と、を備える。

【0009】

本開示に係るビームカプラは、第一の光ファイバーから出射したレーザーを、該レーザーの進行方向の前方側に間隔をあけて配置された第二の光ファイバーに向けて入射させるためのビームカプラであって、前記進行方向における前記第二の光ファイバーの後方側に配置され、前記レーザーが通過するアパーチャが形成されたアパーチャ部材と、前記アパーチャ部材の三次元位置を変化させることで前記第二の光ファイバーに入射する前記レーザーの焦点の三次元位置を調整することが可能な移動部と、前記レーザーの光路状に配置され、ビーム重心位置、及びビーム径の少なくとも一方を含むレーザー物理量を取得可能なレーザー物理量取得部と、前記レーザー物理量取得部が取得した前記レーザー物理量に基づいて前記レーザーの三次元位置のズレを検知する検知部と、該検知部が検知したズレと予め定められた基準範囲とを比較する比較判定部と、該比較判定部によって前記ズレが前記基準範囲外にあると判定された場合に前記移動部を駆動して前記ズレが前記基準範囲内に収まるように調整する駆動部と、を有する制御装置と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、高出力レーザーを用いる場合であっても高い伝送品質を維持しつつ、光ファイバーの損傷を回避することが可能なビームカプラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の第一実施形態に係るビームカプラの構成を示す断面図である。

【図2】本開示の第一実施形態に係るビームカプラをレーザーの進行方向から見た模式図である。

【図3】本開示の第一実施形態に係るビームカプラをレーザーの進行方向から見た模式図であって、レーザーの焦点位置の是正が必要な状態の一例を示す図である。

【図4】本開示の第一実施形態に係るビームカプラをレーザーの進行方向から見た模式図であって、レーザーの焦点位置の是正が必要な状態の他の一例を示す図である。

【図5】本開示の第二実施形態に係るビームカプラの構成を示す模式図である。

【図6】本開示の第二実施形態に係る制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図7】本開示の第二実施形態に係る制御装置の制御フローを示すフローチャートである。

【図8】本開示の第三実施形態に係るビームカプラの構成を示す模式図である。

【図9】本開示の第三実施形態に係るビームカプラの変形例を示す模式図である。

【図10】本開示の各実施形態に係る制御装置の構成を示すハードウェア構成図である。

【図11】本開示の各実施形態に共通するアパーチャ部材の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第一実施形態＞
以下、本開示の第一実施形態に係るビームカプラ１について、図１から図４を参照して説明する。このビームカプラ１は、レーザーＬを生成する光源や、その他の光学機器から出射したレーザーＬを、光ファイバー２に向けて中継するための光学機器である。

【0013】

図１に示すように、レーザーＬは、図示しない光源や光学機器から照射された後、ビームカプラ１を経由して光ファイバー２に入射する。このレーザーＬの進行方向を、以下の説明では単に「進行方向」と呼ぶことがある。また、光ファイバー２は、軸線Ｏを中心とする直径１ｍｍ程度の円柱状をなしている。光ファイバー２は、内周側に位置するコア２１と、コア２１を外周側から覆う筒状の被覆材２２と、を有する。コア２１は、例えば石英で形成されており、当該コア２１の内部に入射した光は乱反射を繰り返しながら、進行方向に伝送される。

【0014】

（ビームカプラ１の構成）
ビームカプラ１は、アパーチャ部材１１と、ハウジング１２と、冷却部材１３と、移動部１４と、を備えている。アパーチャ部材１１は、軸線Ｏに直交する面内に広がる板状をなしている。アパーチャ部材１１は、軸線Ｏ方向から見て、例えば円形をなしている。アパーチャ部材１１は、軸線Ｏを中心とする円形のアパーチャ１５（貫通孔）を有する。アパーチャ１５の内径は、光ファイバー２の径寸法やその他の仕様に応じて適宜決定されてよい。また、本実施形態ではアパーチャ１５は、延在寸法の全域にわたって一定の内径寸法を有している。しかしながら、図１１に示すように、アパーチャ１５が、進行方向前方側に向かうに従って次第に縮径することでテーパ状をなしていてもよい。

【0015】

ハウジング１２は、アパーチャ部材１１に一体に連結されている。ハウジング１２は、軸線Ｏを中心とする筒状の筒部３１と、この筒部３１におけるアパーチャ部材１１とは反対側の開口部を閉止する底板部３２と、を有する。底板部３２の軸線Ｏ位置には光ファイバー２が挿通される挿通孔３３が形成されている。つまり、ハウジング１２は、光ファイバー２を軸線Ｏ位置で支持固定する機能も有している。

【0016】

冷却部材１３は、レーザーＬの照射によって高温となったアパーチャ部材１１を冷却するために設けられている。冷却部材１３は、軸線Ｏを中心としてアパーチャ部材１１を外周側から覆う環状をなしている。冷却部材１３の内部には、冷媒が流通するための流路Ｆが形成されている。この流路Ｆの周方向の一部には、冷媒を流路Ｆ内に供給するための供給部（図示省略）と、冷媒を外部に排出するための排出部（図示省略）とが設けられている。つまり、冷媒は、流路Ｆ内を周方向一方側から他方側に向かって流れる。その中途で、アパーチャ部材１１の熱が冷媒に伝播し、当該アパーチャ部材１１の温度が低下し、冷媒の温度は上昇する。

【0017】

移動部１４は、上記のアパーチャ部材１１、及びハウジング１２の二次元位置を調整させるために設けられている。つまり、移動部１４は、軸線Ｏ方向であるＺ軸方向に直交するＸ軸方向と、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向に、それぞれ上記のアパーチャ部材１１、及びハウジング１２を二次元的に移動させることが可能である。

【0018】

（作用効果）
続いて、上記のビームカプラ１の動作の一例について図２から図４を参照して説明する。ビームカプラ１を使用するに当たっては、まず光源やその他の光学機器から、アパーチャ１５に向けてレーザーＬを照射する。レーザーＬは、一例として図１に示したように、進行方向前方側に向かうに従って次第に収斂している（ビーム径が次第に小さくなっている。）。レーザーＬの焦点位置が正常な状態にある場合には、図２に示すように、アパーチャ１５の内側を軸線Ｏ位置（つまり、光ファイバー２の中心軸の位置）でレーザーＬが通過する。これにより、光源等から光ファイバー２へのレーザーＬの伝送が行われる。

【0019】

一方で、図３に示すように、レーザーＬの焦点位置が、進行方向前方側にずれてしまう場合もあり得る。この場合には、同図に模式的に示すように、レーザーＬの外周側の一部の成分が、アパーチャ１５の端縁部によって遮られることとなる。これにより、アパーチャ１５を通過した成分のみが光ファイバー２に入射する。また、図４に示すように、レーザーＬの光軸が光ファイバー２の中心軸（つまり、軸線Ｏ）から径方向にずれてしまう事態も考えられる。この場合にも、アパーチャ１５から外れた成分がアパーチャ１５の端縁部によって遮られることとなる。これにより、アパーチャ１５を通過した成分のみが光ファイバー２に入射する。

【0020】

これらの状態では、レーザーＬの一部を遮ったことによって、アパーチャ部材１１は発熱する。すると、冷却部材１３によってアパーチャ部材１１が冷却される。同時に、冷媒の温度上昇をモニターしておけば、上記のような焦点位置のズレに起因して、レーザーＬがアパーチャ部材１１に照射された状態となっていることを検知することができる。このような場合には、作業者が移動部１４を適宜動作させることによって、アパーチャ部材１１の二次元位置を調整し、光ファイバー２に入射するレーザーＬの焦点位置を是正することが可能である。

【0021】

以上、説明したように、上記構成によれば、まずレーザーＬが、アパーチャ部材１１のアパーチャ１５を通過する。これにより、例えばレーザーＬの焦点位置が光ファイバー２に対して基準位置からずれている場合には、アパーチャ１５の端縁によってレーザーＬの一部が遮られる。したがって、光ファイバー２には、アパーチャ１５を通過した成分のみが入射することになる。これにより、光ファイバー２に異常なレーザーＬが入射することによる伝送品質の低下や、光ファイバー２の焼損を回避することができる。また、ビームカプラ１にレンズが用いられていないことから、高出力のレーザーＬを適用した場合であっても熱レンズ効果が生じない。したがって、熱レンズ効果の影響でレーザーＬの焦点位置がさらにずれてしまう可能性を大きく下げることができる。さらに、熱レンズ効果の影響を考慮して他の補正機器等を設ける必要がないため、装置の製造コストやメンテナンスコストを大幅に下げることが可能となる。加えて、アパーチャ部材１１の周囲に冷却部材１３が設けられていることから、高出力のレーザーＬを用いた場合であっても、アパーチャ部材１１を冷媒によって冷却し、ビームカプラ１を安定的に機能させることができる。

【0022】

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第一実施形態では、ビームカプラ１が移動部１４を備える例について説明した。しかしながら、移動部１４は必ずしも設けられている必要はなく、精度等が許容する限りにおいて、作業者がビームカプラ１を移動させることでレーザーＬの焦点位置を調整することも可能である。また、アパーチャ１５の形状は、必ずしも円形である必要はなく、内周面から径方向外側に向かって凹むスリットを周方向に間隔をあけて複数設けることも可能である。または、アパーチャ１５の開口径を可変とするために、既存の光学機器で利用されている羽根式の絞り機構を用いることも可能である。

【0023】

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について、図５から図７を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図５に示すように、本実施形態に係るビームカプラ１は、第一実施形態で説明した各構成に加えて、温度計測部３と、駆動装置４と、制御装置５と、をさらに備えている。

【0024】

温度計測部３は、上述した冷却部材１３の流路Ｆを流れる冷媒の温度を常態的に、又は間欠的に計測する。温度計測部３が計測した温度の値は、電気信号として制御装置５に送られる。駆動装置４は、制御装置５から送出された信号に基づいて、上述した移動部１４を動作させるアクチュエータである。

【0025】

図６に示すように、制御装置５は、検知部５１と、比較判定部５２と、駆動部５３と、記憶部５４と、を有する。検知部５１は、温度計測部３が計測した冷媒の温度に基づいて、レーザーＬの焦点位置のズレを取得・検知する。検知部５１がズレを取得するに当たっては、例えば記憶部５４に格納された、温度とズレ量との相関関係を示すテーブルが用いられる。

【0026】

比較判定部５２は、検知部５１が取得した焦点位置のズレが、予め定められた基準範囲内にあるか否かを判定する。比較判定部５２によってズレが基準範囲外にあると判定された場合、駆動部５３は、駆動装置４に対して信号を送出し、移動部１４を動作させる。これにより、アパーチャ部材１１の二次元位置が調整され、焦点位置のズレが是正される。なお、上記の基準範囲に関する情報も、記憶部５４に予め格納されていることが望ましい。

【0027】

（制御フローについて）
次いで、図７を参照して、制御装置５の制御フローについて説明する。同図に示すように、まずステップＳ１では、温度計測部３によって冷媒の温度が計測される。計測された温度の値は、電気信号として制御装置５の検知部５１に送られる。次いで、ステップＳ２では、検知部５１が、冷媒の温度に基づいて焦点位置のズレを取得する。ステップＳ３では、このズレが基準範囲内にあるか否かが比較判定部５２によって判定される。ステップＳ３でＹｅｓと判定された場合には、再びステップＳ１からステップＳ３を繰り返して実行する。一方で、ステップＳ３でＮｏと判定された場合には、続くステップＳ４で、駆動部５３が駆動装置４に信号を送ることで、移動部１４を動作させる。これにより、アパーチャ部材１１の二次元位置が調整され、焦点位置のズレが是正される。その後、焦点位置が基準範囲内に収まるまで、ステップＳ１からステップＳ４を繰り返して実行する。

【0028】

（作用効果）
ここで、レーザーＬの焦点位置にズレを生じている場合には、アパーチャ部材１１にレーザーＬの一部が照射させることで当該アパーチャ部材１１、及び冷媒の温度が上昇する。温度計測部３によってこの冷媒の温度を計測することで、上記のレーザーＬの焦点位置のズレを検知することができる。焦点位置のズレが検知された場合には、移動部１４を動作させることでアパーチャ部材１１を二次元的に移動させる。これにより、光ファイバー２に入射するレーザーＬの焦点位置を是正することが可能となる。特に、ｋＷ級のレーザーＬを用いる場合、このレーザーＬを進行方向から見た外周部（すそ部）が光ファイバー２に入射してしまうと、当該光ファイバー２が焼損してしまう可能性が懸念される。しかしながら、上記構成によれば、アパーチャ１５によって、すそ部が遮られるため、光ファイバー２に入射するレーザーＬの成分は、常態的に適正化される。これにより、光ファイバー２を長期にわたって安定的に使用し続けることができる。

【0029】

さらに、上記構成によれば、冷媒の温度上昇に基づいて、レーザーＬの焦点位置のズレが検知部５１によって検知される。このズレが基準範囲内にないと判定された場合には、駆動部５３が指令信号を出すことで移動部１４が動作し、アパーチャ部材１１の二次元位置が調整される。これにより、光ファイバー２に入射するレーザーＬの焦点位置を自律的に是正することが可能となる。したがって、レーザーＬの焦点位置が連続的に変化するような環境下であっても、この変化に柔軟に追従してアパーチャ部材１１の位置を調整することができる。これにより、光ファイバー２への伝送品質をさらに向上させることができる。

【0030】

以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0031】

＜第三実施形態＞
続いて、本開示の第三実施形態について、図８を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態に係るビームカプラ１は、第一実施形態で説明した各構成に加えて、レーザー物理量取得部６と、第二実施形態で説明した制御装置５と、をさらに備えている。

【0032】

レーザー物理量取得部６は、レーザーＬの物理量として、ビーム径、及びビーム重心位置の少なくとも一方を取得することが可能な機器である。レーザー物理量取得部６は、レーザーＬの光路上に設けられた一対のミラー６１と、このミラー６１で反射されたレーザーＬの一部から上記のビーム径やビーム重心位置を取得する複数の取得部本体６２と、を有する。取得部本体６２が取得したビーム径、及びビーム重心位置は、電気信号として制御装置５の検知部５１に送られれる。つまり、レーザー物理量取得部６は、三次元空間におけるレーザーＬの焦点位置のズレを検知することが可能である。検知部５１では、この情報に基づいて、第二実施形態と同様に、レーザーＬの焦点位置のズレを取得する。その後、比較判定部５２によって、このズレが基準範囲内にあるか否かが判定される。ズレが基準範囲外であると判定された場合には、駆動部５３によって移動部１４が動作し、アパーチャ部材１１の三次元位置が調整される。これにより、レーザーＬの焦点位置が是正される。

【0033】

（作用効果）
上記構成によれば、レーザー物理量取得部６によって取得されたビーム重心位置やビーム径に基づいて、検知部５１が焦点の三次元位置のズレを検知する。比較判定部５２によってズレが基準範囲外にあると判定された場合には、駆動部５３が指令信号を出すことで移動部１４が動作し、アパーチャ部材１１の三次元位置が調整される。これにより、光ファイバー２に入射するレーザーＬの焦点位置を自律的に是正することが可能となる。特に、レーザーＬのビーム径やビーム重心位置に基づいて焦点位置のズレを検知することから、冷媒の温度上昇に基づいて焦点位置のズレを検知する場合に比べて応答速度が高い。これにより、レーザーＬの焦点位置の是正を迅速かつ円滑に行うことができる。したがって、レーザーＬの焦点位置が連続的に変化するような環境下であっても、この変化に柔軟に追従してアパーチャ部材１１の位置を調整することができる。これにより、光ファイバー２への伝送品質をさらに向上させることができる。

【0034】

以上、本開示の第三実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば図９に変形例として示すように、第二実施形態で説明した温度計測部３の計測した温度情報を制御装置５にさらに伝送することも可能である。つまり、第二実施形態と第三実施形態の構成を相互に組み合わせることが可能である。この場合、ビームの焦点位置をモニターするための手段が複数あることから、ビームカプラ１の可用性をさらに向上させることができる。

【0035】

なお、本開示の実施形態における制御装置５の処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

【0036】

本開示の実施形態における記憶部５４、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部５４、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

【0037】

上述した制御装置５による処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ２００が読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータ２００が読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータ２００の具体例を以下に示す。

【0038】

図６に示すように、コンピュータ２００は、ＣＰＵ１０１と、メインメモリ１０２と、ストレージ１０３と、インターフェース１０４と、を備える。
例えば、上述の制御装置５はコンピュータ２００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ１０３に記憶されている。ＣＰＵ１０１は、プログラムをストレージ１０３から読み出してメインメモリ１０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ１０１は、プログラムに従って、上述した記憶部５４に対応する記憶領域をメインメモリ１０２に確保する。

【0039】

ストレージ１０３の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１０３は、コンピュータ２００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース１０４または通信回線を介してコンピュータ２００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ２００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ２００が当該プログラムをメインメモリ１０２に展開し、上記処理を実行してもよい。なお、ストレージ１０３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0040】

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータ２００にすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0041】

なお、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などのカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、及びこれらに類する処理装置を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＧＡＬ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。

【0042】

＜付記＞
各実施形態に記載のビームカプラ１は、例えば以下のように把握される。

【0043】

（１）第１の態様に係るビームカプラ１は、レーザーＬを、該レーザーＬの進行方向に配置された光ファイバー２に向けて入射させるためのビームカプラ１であって、前記進行方向における前記光ファイバー２の後方側に配置され、前記レーザーＬが通過するアパーチャ１５が形成されたアパーチャ部材１１と、該アパーチャ部材１１を外周側から囲うとともに、内部に冷媒が流通する流路Ｆが形成された冷却部材１３と、を備える。

【0044】

上記構成によれば、まずレーザーＬが、アパーチャ部材１１のアパーチャ１５を通過する。これにより、例えばレーザーＬの焦点位置が光ファイバー２に対して基準位置からずれている場合には、アパーチャ１５の端縁によってレーザーＬの一部が遮られる。したがって、光ファイバー２には、アパーチャ１５を通過した成分のみが入射することになる。これにより、光ファイバー２に異常なレーザーＬが入射することによる伝送品質の低下や、光ファイバー２の焼損を回避することができる。加えて、冷却部材１３が設けられていることから、高出力のレーザーＬを用いた場合であっても、アパーチャ部材１１を冷媒によって冷却し、ビームカプラ１を安定的に機能させることができる。

【0045】

（２）第２の態様に係るビームカプラ１は、（１）のビームカプラ１であって、前記冷媒の温度を計測する温度計測部３と、前記アパーチャ部材１１の二次元位置を変化させることで前記光ファイバー２に入射する前記レーザーＬの焦点の二次元位置を調整することが可能な移動部１４と、をさらに備える。

【0046】

ここで、レーザーＬの焦点位置にズレを生じている場合には、アパーチャ部材１１にレーザーＬの一部が照射させることで当該アパーチャ部材１１、及び冷媒の温度が上昇する。温度計測部３によってこの冷媒の温度を計測することで、上記のレーザーＬの焦点位置のズレを検知することができる。焦点位置のズレが検知された場合には、移動部１４を動作させることでアパーチャ部材１１を二次元的に移動させる。これにより、光ファイバー２に入射するレーザーＬの焦点位置を是正することが可能となる。

【0047】

（３）第３の態様に係るビームカプラ１は、（２）のビームカプラ１であって、前記温度計測部３が計測した前記冷媒の温度に基づいて前記焦点の二次元位置のズレを検知する検知部５１と、該検知部５１が検知したズレと予め定められた基準範囲とを比較する比較判定部５２と、該比較判定部５２によって前記ズレが前記基準範囲外にあると判定された場合に前記移動部１４を駆動して前記ズレが前記基準範囲内に収まるように調整する駆動部５３と、を有する制御装置５をさらに備える。

【0048】

上記構成によれば、冷媒の温度上昇に基づいて、レーザーＬの焦点位置のズレが検知部５１によって検知される。このズレが基準範囲内にないと判定された場合には、駆動部５３が指令信号を出すことで移動部１４が動作し、アパーチャ部材１１の二次元位置が調整される。これにより、光ファイバー２に入射するレーザーＬの焦点位置を自律的に是正することが可能となる。

【0049】

（４）第４の態様に係るビームカプラ１は、（３）のビームカプラ１であって、前記レーザーＬの光路上に配置され、ビーム重心位置、及びビーム径の少なくとも一方を含むレーザーＬ物理量を取得可能なレーザー物理量取得部６をさらに備え、前記制御装置５では、前記検知部５１が前記レーザーＬ物理量に基づいて前記焦点の三次元位置の前記ズレを検知し、前記比較判定部５２が、前記ズレと予め定められた前記基準範囲とを比較し、前記駆動部５３は、前記比較判定部５２によって前記ズレが前記基準範囲外にあると判定された場合に前記移動部１４を駆動して前記ズレが前記基準範囲内に収まるように調整する。

【0050】

上記構成によれば、レーザー物理量取得部６によって取得されたビーム重心位置やビーム径に基づいて、検知部５１が焦点の三次元位置のズレを検知する。比較判定部５２によってズレが基準範囲外にあると判定された場合には、駆動部５３が指令信号を出すことで移動部１４が動作し、アパーチャ部材１１の三次元位置が調整される。これにより、光ファイバー２に入射するレーザーＬの焦点位置を自律的に是正することが可能となる。特に、レーザーＬのビーム径やビーム重心位置に基づいて焦点位置のズレを検知することから、冷媒の温度上昇に基づいて焦点位置のズレを検知する場合に比べて応答速度が高い。これにより、レーザーＬの焦点位置の是正を迅速かつ円滑に行うことができる。

【0051】

（５）第５の態様に係るビームカプラ１は、レーザーＬを、該レーザーＬの進行方向に配置された光ファイバー２に向けて入射させるためのビームカプラ１であって、前記進行方向における前記光ファイバー２の後方側に配置され、前記レーザーＬが通過するアパーチャ１５が形成されたアパーチャ部材１１と、前記アパーチャ部材１１の三次元位置を変化させることで前記光ファイバー２に入射する前記レーザーＬの焦点の三次元位置を調整することが可能な移動部１４と、前記レーザーＬの光路上に配置され、ビーム重心位置、及びビーム径の少なくとも一方を含むレーザーＬ物理量を取得可能なレーザー物理量取得部６と、前記レーザー物理量取得部６が取得した前記レーザーＬ物理量に基づいて前記焦点の三次元位置のズレを検知する検知部５１と、該検知部５１が検知したズレと予め定められた基準範囲とを比較する比較判定部５２と、該比較判定部５２によって前記ズレが前記基準範囲外にあると判定された場合に前記移動部１４を駆動して前記ズレが前記基準範囲内に収まるように調整する駆動部５３と、を有する制御装置５と、を備える。

【0052】

上記構成によれば、レーザー物理量取得部６によって取得されたビーム重心位置やビーム径に基づいて、検知部５１が焦点の三次元位置のズレを検知する。比較判定部５２によってズレが基準範囲外にあると判定された場合には、駆動部５３が指令信号を出すことで移動部１４が動作し、アパーチャ部材１１の三次元位置が調整される。これにより、光ファイバー２に入射するレーザーＬの焦点位置を自律的に是正することが可能となる。特に、レーザーＬのビーム径やビーム重心位置に基づいて焦点位置のズレを検知することから、冷媒の温度上昇に基づいて焦点位置のズレを検知する場合に比べて応答速度が高い。これにより、レーザーＬの焦点位置の是正を迅速かつ円滑に行うことができる。

【符号の説明】

【0053】

１…ビームカプラ
２…光ファイバー
３…温度計測部
４…駆動装置
５…制御装置
６…レーザー物理量取得部
１１…アパーチャ部材
１２…ハウジング
１３…冷却部材
１４…移動部
１５…アパーチャ
２１…コア
２２…被覆材
３１…筒部
３２…底板部
３３…挿通孔
５１…検知部
５２…比較判定部
５３…駆動部
５４…記憶部
６１…ミラー
６２…取得部本体
１０１…ＣＰＵ
１０２…メインメモリ
１０３…ストレージ
１０４…インターフェース
２００…コンピュータ
Ｆ…流路
Ｌ…レーザー
Ｏ…軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】