JPH0949944A - レーザー・ファイバー結合器 - Google Patents
レーザー・ファイバー結合器Info
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- JPH0949944A JPH0949944A JP20101495A JP20101495A JPH0949944A JP H0949944 A JPH0949944 A JP H0949944A JP 20101495 A JP20101495 A JP 20101495A JP 20101495 A JP20101495 A JP 20101495A JP H0949944 A JPH0949944 A JP H0949944A
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 8
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- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、細径である光ファイバーの
利点を充分生かして、狭い領域の加工が容易であり、且
つ材料加工に用いるハイパワーレーザー光を透過させて
も劣化や破壊が生じないような小型で耐熱性、耐パワー
性に優れたレーザー・ファイバー結合器を得ることにあ
る。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明は、ハ
イパワーレーザー光を透過させる石英系光ファイバー１
を取り付けるレンズホルダー２に、上記石英系光ファイ
バー１から出射される出射ビームを収束させるためのレ
ンズを備えたレーザー・ファイバー結合器において、上
記レンズとして、石英成分（ＳｉＯ2 ）に対して３〜７
モル％のチタン成分（ＴｉＯ2 ）をドープさせた材質か
らなる円柱状のチタンドープ石英屈折率分布型レンズを
用いたものである。
利点を充分生かして、狭い領域の加工が容易であり、且
つ材料加工に用いるハイパワーレーザー光を透過させて
も劣化や破壊が生じないような小型で耐熱性、耐パワー
性に優れたレーザー・ファイバー結合器を得ることにあ
る。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明は、ハ
イパワーレーザー光を透過させる石英系光ファイバー１
を取り付けるレンズホルダー２に、上記石英系光ファイ
バー１から出射される出射ビームを収束させるためのレ
ンズを備えたレーザー・ファイバー結合器において、上
記レンズとして、石英成分（ＳｉＯ2 ）に対して３〜７
モル％のチタン成分（ＴｉＯ2 ）をドープさせた材質か
らなる円柱状のチタンドープ石英屈折率分布型レンズを
用いたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は材料加工を目的とし
てハイパワーレーザー光を扱うレーザー・ファイバー結
合器に関するものである。
てハイパワーレーザー光を扱うレーザー・ファイバー結
合器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＹＡＧレーザー等のハイパワーレ
ーザー光を用いて材料加工などを行うにはレーザー・フ
ァイバー結合器が用いられている。このレーザー・ファ
イバー結合器は、口径の大きな多成分均質レンズをレン
ズホルダーに保持すると共に、その端面に上記ハイパワ
ーレーザー光を透過させる光ファイバーの出射端部を位
置させ、この光ファイバーの出射端部から出射されるビ
ームをこの多成分均質レンズの端面に入射させ、収束さ
せるようになっている。
ーザー光を用いて材料加工などを行うにはレーザー・フ
ァイバー結合器が用いられている。このレーザー・ファ
イバー結合器は、口径の大きな多成分均質レンズをレン
ズホルダーに保持すると共に、その端面に上記ハイパワ
ーレーザー光を透過させる光ファイバーの出射端部を位
置させ、この光ファイバーの出射端部から出射されるビ
ームをこの多成分均質レンズの端面に入射させ、収束さ
せるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに口径の大きな多成分均質レンズを用いるとレーザー
・ファイバー結合器全体が大きくなってしまい、細径で
ある光ファイバーの利点を充分生かせなくなって、狭い
領域の加工が困難であるといった欠点があった。そのた
め、レンズの径を小さくするとレンズを透過するレーザ
ー光の密度が大きくなってレンズ温度が上昇し、レンズ
の光学特性の劣化や破壊が起きてしまうといった問題点
がある。
うに口径の大きな多成分均質レンズを用いるとレーザー
・ファイバー結合器全体が大きくなってしまい、細径で
ある光ファイバーの利点を充分生かせなくなって、狭い
領域の加工が困難であるといった欠点があった。そのた
め、レンズの径を小さくするとレンズを透過するレーザ
ー光の密度が大きくなってレンズ温度が上昇し、レンズ
の光学特性の劣化や破壊が起きてしまうといった問題点
がある。
【０００４】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は細径
である光ファイバーの利点を充分生かして、狭い領域の
加工が容易であり、且つ材料加工に用いるハイパワーレ
ーザー光を透過させても劣化や破壊が生じないような小
型で耐熱性、耐パワー性に優れたレーザー・ファイバー
結合器を提供することにある。
解決するために案出されたものであり、その目的は細径
である光ファイバーの利点を充分生かして、狭い領域の
加工が容易であり、且つ材料加工に用いるハイパワーレ
ーザー光を透過させても劣化や破壊が生じないような小
型で耐熱性、耐パワー性に優れたレーザー・ファイバー
結合器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ハイパワーレーザー光を透過させる石英系
光ファイバーを取り付けるレンズホルダーに、上記石英
系光ファイバー端部から出射される出射ビームを収束さ
せるためのレンズを備えたレーザー・ファイバー結合器
において、上記レンズとして、石英成分（ＳｉＯ2 ）に
対して３〜７モル％のチタン成分（ＴｉＯ2 ）をドープ
させた材質からなる円柱状のチタンドープ石英屈折率分
布型レンズを用いるようにしたものであり、また、上記
円柱状の石英屈折率分布型レンズの外径が上記石英系光
ファイバーの外径の２０倍以下としたものである。
に本発明は、ハイパワーレーザー光を透過させる石英系
光ファイバーを取り付けるレンズホルダーに、上記石英
系光ファイバー端部から出射される出射ビームを収束さ
せるためのレンズを備えたレーザー・ファイバー結合器
において、上記レンズとして、石英成分（ＳｉＯ2 ）に
対して３〜７モル％のチタン成分（ＴｉＯ2 ）をドープ
させた材質からなる円柱状のチタンドープ石英屈折率分
布型レンズを用いるようにしたものであり、また、上記
円柱状の石英屈折率分布型レンズの外径が上記石英系光
ファイバーの外径の２０倍以下としたものである。
【０００６】これによって光学特性を犠牲にすることな
く、耐熱性、耐パワー性が向上し、温度上昇によるレン
ズ特性の劣化や破壊を抑制できる。特に、上述したよう
に、チタンドープ量が３〜７モル％の場合には熱膨張率
が極めて小さくなり、且つ上述した効果が最も顕著に現
れる。
く、耐熱性、耐パワー性が向上し、温度上昇によるレン
ズ特性の劣化や破壊を抑制できる。特に、上述したよう
に、チタンドープ量が３〜７モル％の場合には熱膨張率
が極めて小さくなり、且つ上述した効果が最も顕著に現
れる。
【０００７】従って、従来の均質レンズの場合よりも口
径を小さくすることが可能となり、結合器自体の小型化
が達成できる。
径を小さくすることが可能となり、結合器自体の小型化
が達成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一形態を添付図面
を参照しながら詳述する。
を参照しながら詳述する。
【０００９】図１は本発明に係るレーザー・ファイバー
結合器の一形態を示したものであり、図中１はハイパワ
ーレーザー光を通過する石英光ファイバー、４はチタン
ドープ石英屈折率分布型レンズ、２はこのチタンドープ
石英屈折率分布型レンズ４を保持する金属性のレンズホ
ルダー、３はこのレンズホルダー２の軸心部に位置し、
上記光ファイバー１の出射端部を挿入して保持する挿入
部、５はチタンドープ石英屈折率分布型レンズからの光
を出射する出射光窓である。
結合器の一形態を示したものであり、図中１はハイパワ
ーレーザー光を通過する石英光ファイバー、４はチタン
ドープ石英屈折率分布型レンズ、２はこのチタンドープ
石英屈折率分布型レンズ４を保持する金属性のレンズホ
ルダー、３はこのレンズホルダー２の軸心部に位置し、
上記光ファイバー１の出射端部を挿入して保持する挿入
部、５はチタンドープ石英屈折率分布型レンズからの光
を出射する出射光窓である。
【００１０】このチタンドープ石英屈折率分布型レンズ
４は図示するように、両端面が平面にカットされた円柱
状に形成されており、上記光ファイバー１から出射され
る光を収束すべく、２個のリング状の固定部材６によっ
て金属性のレンズホルダー２の内部に、上記光ファイバ
ー１と同軸上になるように保持されている。また、この
チタンドープ石英屈折率分布型レンズ４は石英を主成分
とし、この石英成分（ＳｉＯ2 ）に対して３〜７モル％
のチタン成分（ＴｉＯ2 ）がドープされた材質から形成
されていると共に、その外径がレンズホルダー２の挿入
部３に設けられた光ファイバー１の外径に対して２０倍
以下になるように設定されている。すなわち、例えば、
外径が０．２ｍｍの光ファイバー１を用いた場合、これ
に対応するレンズ４は４ｍｍ以下の外径のものが用いら
れることになる。
４は図示するように、両端面が平面にカットされた円柱
状に形成されており、上記光ファイバー１から出射され
る光を収束すべく、２個のリング状の固定部材６によっ
て金属性のレンズホルダー２の内部に、上記光ファイバ
ー１と同軸上になるように保持されている。また、この
チタンドープ石英屈折率分布型レンズ４は石英を主成分
とし、この石英成分（ＳｉＯ2 ）に対して３〜７モル％
のチタン成分（ＴｉＯ2 ）がドープされた材質から形成
されていると共に、その外径がレンズホルダー２の挿入
部３に設けられた光ファイバー１の外径に対して２０倍
以下になるように設定されている。すなわち、例えば、
外径が０．２ｍｍの光ファイバー１を用いた場合、これ
に対応するレンズ４は４ｍｍ以下の外径のものが用いら
れることになる。
【００１１】このように石英成分に対してチタン成分を
添加した円柱状のチタンドープ屈折率分布型レンズ４を
用いることによって、レンズ自体４の耐熱性、耐パワー
性が向上することになるため、従来の均質レンズを用い
た場合よりもレンズ口径を小さくすることが可能とな
り、さらに、ハイパワーレーザ光を用いた際の温度上昇
によるレンズ特性の劣化や破壊を大幅に抑制することが
できる。尚、本発明において、チタン成分のドープ量を
３〜７モル％としたのは、この範囲がレンズ自体の熱膨
張率が極めて小さくなるからであり、また、レンズ４の
口径を光ファイバー１の外径に対して２０倍以下に規定
したのは、これ以上では本発明の目的、すなわち、結合
器全体の小型化に反するからである。
添加した円柱状のチタンドープ屈折率分布型レンズ４を
用いることによって、レンズ自体４の耐熱性、耐パワー
性が向上することになるため、従来の均質レンズを用い
た場合よりもレンズ口径を小さくすることが可能とな
り、さらに、ハイパワーレーザ光を用いた際の温度上昇
によるレンズ特性の劣化や破壊を大幅に抑制することが
できる。尚、本発明において、チタン成分のドープ量を
３〜７モル％としたのは、この範囲がレンズ自体の熱膨
張率が極めて小さくなるからであり、また、レンズ４の
口径を光ファイバー１の外径に対して２０倍以下に規定
したのは、これ以上では本発明の目的、すなわち、結合
器全体の小型化に反するからである。
【００１２】また、このレンズホルダーの材質は金属に
限定されず、セラミック等の耐熱性が高く、且つ熱膨張
率の小さな材料であればよく、また、出射光窓５は可視
から遠赤外の波長領域で透明で、且つ耐熱性の高い石英
ガラスや耐熱ガラスを用いることもできる。また、チタ
ンドープ屈折率分布型石英レンズ４の両端面は必ずしも
平面である必要はなく、球面や非球面加工をしても良
く、さらに、用いるチタンドープ屈折率分布型石英レン
ズ４は１個に限定されず、２個以上組み合わせても良
い。
限定されず、セラミック等の耐熱性が高く、且つ熱膨張
率の小さな材料であればよく、また、出射光窓５は可視
から遠赤外の波長領域で透明で、且つ耐熱性の高い石英
ガラスや耐熱ガラスを用いることもできる。また、チタ
ンドープ屈折率分布型石英レンズ４の両端面は必ずしも
平面である必要はなく、球面や非球面加工をしても良
く、さらに、用いるチタンドープ屈折率分布型石英レン
ズ４は１個に限定されず、２個以上組み合わせても良
い。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。
【００１４】図１に示すように、レンズホルダー２の光
ファイバー挿入部３にコア径０．２ｍｍの石英光ファイ
バー１を挿入すると共に、このレンズホルダー２に上記
材質からなる直径２ｍｍ、長さ１０ｍｍのチタンドープ
石英屈折率分布型レンズ４を設けた後、この石英光ファ
イバー１に、波長１．０６μｍでパルスエネルギー１０
ジュール、パルス時間が５ｍｓのＹＡＧレーザー光を入
射し、そのレーザー光をレンズ４で収束したところ、レ
ンズ４の出射端面７より距離３０ｍｍ（Ａ）でのスポッ
ト径（半値幅）が０．６ｍｍ、距離５０ｍｍ（Ｂ）での
スポット径が１．２ｍｍを得た。また、この時、スポッ
トエネルギーはいずれの距離でも７ジュールであった。
さらに毎秒１回の割合で、１００パルス入射してもスポ
ット径とスポットエネルギーの値には変化は見られなか
った。また、長時間の使用にも拘わらず、レンズ特性の
劣化や破壊は全く見られなかった。
ファイバー挿入部３にコア径０．２ｍｍの石英光ファイ
バー１を挿入すると共に、このレンズホルダー２に上記
材質からなる直径２ｍｍ、長さ１０ｍｍのチタンドープ
石英屈折率分布型レンズ４を設けた後、この石英光ファ
イバー１に、波長１．０６μｍでパルスエネルギー１０
ジュール、パルス時間が５ｍｓのＹＡＧレーザー光を入
射し、そのレーザー光をレンズ４で収束したところ、レ
ンズ４の出射端面７より距離３０ｍｍ（Ａ）でのスポッ
ト径（半値幅）が０．６ｍｍ、距離５０ｍｍ（Ｂ）での
スポット径が１．２ｍｍを得た。また、この時、スポッ
トエネルギーはいずれの距離でも７ジュールであった。
さらに毎秒１回の割合で、１００パルス入射してもスポ
ット径とスポットエネルギーの値には変化は見られなか
った。また、長時間の使用にも拘わらず、レンズ特性の
劣化や破壊は全く見られなかった。
【００１５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、レンズの
耐熱性及び耐パワー性が向上するため、レンズの小型が
可能となり、これによって結合器全体の小型化が達成で
きる。従って、ハイパワーレーザー光を用いての狭い領
域での材料加工が極めて容易にできる。
耐熱性及び耐パワー性が向上するため、レンズの小型が
可能となり、これによって結合器全体の小型化が達成で
きる。従って、ハイパワーレーザー光を用いての狭い領
域での材料加工が極めて容易にできる。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
１ 光ファイバー ２ レンズホルダー ３ 光ファイバー挿入部 ４ レンズ ５ 出射窓 ６ 固定部材
Claims (2)
- 【請求項１】 ハイパワーレーザー光を透過させる石英
系光ファイバーを取り付けるレンズホルダーに、上記石
英系光ファイバー端部から出射される出射ビームを収束
させるためのレンズを備えたレーザー・ファイバー結合
器において、上記レンズとして、石英成分（ＳｉＯ2 ）
に対して３〜７モル％のチタン成分（ＴｉＯ2 ）をドー
プさせた材質からなる円柱状のチタンドープ石英屈折率
分布型レンズを用いたことを特徴とするレーザー・ファ
イバー結合器。 - 【請求項２】 上記チタンドープ石英屈折率分布型レン
ズの外径が上記石英系光ファイバーの外径の２０倍以下
であることを特徴とする請求項１記載のレーザー・ファ
イバー結合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20101495A JPH0949944A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | レーザー・ファイバー結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20101495A JPH0949944A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | レーザー・ファイバー結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949944A true JPH0949944A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16434055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20101495A Pending JPH0949944A (ja) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | レーザー・ファイバー結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0949944A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012220835A (ja) * | 2011-04-12 | 2012-11-12 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 光コリメータ |
-
1995
- 1995-08-07 JP JP20101495A patent/JPH0949944A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012220835A (ja) * | 2011-04-12 | 2012-11-12 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 光コリメータ |
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