[发明专利]光学部件的光输入输出端及射束变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学部件的光输入输出端(光耦合部)的结构，尤其涉及在高输出光传送用空间耦合系光学部件中使用的光输入输出端的结构。进而，本发明涉及使光平行化及聚光化的射束变换装置。尤其涉及在能够扩大光纤端部处的射束直径的高功率光传送用光学部件中使用的射束变换装置。

背景技术

近年来，在光通信系统的领域中，应对能够大容量传送的WDM传送系统的普及，使用的光功率的高输出化得到发展，认为这样的高输出化(几W级别)的趋势在今后也进一步变高。

另外，在加工领域中，也逐渐要求更高输出·高品质的激光器，应对于此，对激光器内部结构部件及激光器输出部件要求了对高输出光(几十～百W级别)的输入输出耐性。

以往知道在光纤和准直透镜(准直器)之间配置各种光学元件，并具有各种功能的光部件。另外，在加工用激光器中，也将激光器导向器经由入射侧透镜部连接于激光器振荡装置的输出部，将从激光器振荡装置输出的激光用透镜部聚光后，使其从入射端部入射于激光器导向器的光纤，在其芯内传送，并从该光纤的射出端部射出，用射出侧透镜部的聚光透镜聚光后，进行照射。

作为在光通信用及焊接·切断等机械加工用等中使用的高输出光传送用空间耦合系光学部件，例如，有光隔离器、WDM过滤器模块、PBS(Polarization Beam Splitter)、PBC(Polarization Beam Combiner)、光循环器(circulator)、激光器导向器及激光器输出头、光连接器等。

如图6所示，利用准直透镜902聚光的入射光901的一部分在光纤903的端部904由于MFD错误匹配或透镜的像散等引起的耦合损失而向包覆层906泄露，并在光纤903中传播。在如上所述的高功率输入的情况下，不能忽视向该包覆层906的漏光的功率，若由于光纤903的弯曲或异物的附着等而导致从包覆层906急剧地向被覆部907放射，则将其熔化，导致损伤的问题等。

因此，在专利文献1中，为了避免将来自激光器振荡装置的高输出激光经由激光器导向器向被加工物输出时的反射激光、或光连接器和激光器发射装置侧的错误对准引起的入射激光损伤套筒(sleeve)的情况，在所述套筒前端部设置由蓝宝石构成的片部，另外，在所述套筒内设置遮蔽部件，进而在光纤芯线的露出部设置散射部件。

另外，在专利文献2中，为了即使在来自被加工物的反射激光或错误对准引起的入射激光等入射于光纤的包覆层的情况下，也防止损伤光纤的套(jacket)，在套筒内的光纤露出部的包覆层表面用规定的无机粘接剂粘接固定石英管。

另外，在上述光部件或加工用激光器中，在由透镜聚光的光耦合的各光纤端处，光功率(光能量)密度最大，在该部分中的尘埃等引起的光吸收导致的损失、基于光纤或电介体多膜层过滤器(AR被覆)等中的组织缺陷的光吸收引起的损失等转变为热量，导致发生光纤的致命的缺损(光纤熔化等现象)，存在发生光纤、部件、装置等的破损的可能性。

因此，提出了扩大利用连接器连接部或透镜聚光于光纤端的射束直径，降低光功率密度的方法。在专利文献3中，为了扩大光纤的MFD(模场直径)，提出了生成使芯内的掺杂剂热扩散的芯扩大光纤的处理(以下称为TEC处理)、或在光纤的端部熔接连接GIF(梯度型光纤(Graded IndexFiber))的处理(以下称为GIF熔接处理)。另外，在专利文献4中，为了扩大聚光于光纤端的射束直径，提出了在单模光纤的前端熔接连接模场直径扩大用GIF，在该GIF的前端熔接连接不具有芯的无芯光纤的处理(以下称为GIF+无芯光纤熔接处理)。

图12表示光纤591的芯592的前端部593通过TEC处理扩大的光准直器590的剖面示意图。

专利文献1：特开2003—107294号公报

专利文献2：特开2003—139996号公报

专利文献3：特开2004—86127号公报

专利文献4：特开2005—17702号公报

专利文献5：特开2004—86127号公报

然而，在上述以往的光学部件的光输入输出端中存在以下的问题。在专利文献1中，在光纤芯线的露出部为了固定散射部件而使用了无机粘接剂，另外，在专利文献2中，也在光纤露出部的包覆层表面为了固定石英管而使用了无机粘接剂。作为无机粘接剂使用玻璃系粘接剂或陶瓷系粘接剂，但这是为了避免激光引起的粘接剂的损伤。

但是，该无机粘接剂的折射率与石英玻璃不一致，因此，存在不能效率良好地放出在光纤的包覆层中传播的光的问题。因此，存在损伤套筒或套等之患。