專利名稱：光纖型光學(xué)元件、激光二極管模塊及光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖型光學(xué)元件，尤其是關(guān)于與光纖光柵相關(guān)的光纖型光學(xué)元件、具有該光纖型光學(xué)元件的激光二極管模塊及光纖激光器。
背景技術(shù)：
近年，使用高功率LD (Laser Diode ；LD)的LD模塊的開發(fā)積極地進(jìn)展。以往的LD模塊主要具有LD和透鏡光纖。透鏡光纖是光纖的一個(gè)端面呈透鏡形狀(以下稱為“透鏡部”)的光纖，通過透鏡部的聚光功能使從LD激發(fā)的激光聚光在芯部。但是，在使用以往的透鏡光纖的LD模塊中，不能被透鏡部聚光的光作為不要的光或剩余的光而結(jié)合到包層部。例如，使用輸出功率為low左右的高功率LD的情況下，有時(shí) 約O. 5W IW的光結(jié)合到包層部。因此，結(jié)合到包層部的光被形成在光纖的周圍的覆蓋部和金屬涂層部吸收的情況下，覆蓋部和金屬涂層部成為高溫狀態(tài)，可能損壞。為避免這樣的問題，在入射到形成有覆蓋部和金屬涂層部的區(qū)域之前，使在包層部中波導(dǎo)的光結(jié)合到輻射模，向光纖外輻射即可。作為使在包層部中波導(dǎo)的光結(jié)合到輻射模所能利用的技術(shù)，有專利文獻(xiàn)I公開的光纖及專利文獻(xiàn)2公開的光傳輸光纖。在專利文獻(xiàn)I公開的光纖中，作成由以下部件構(gòu)成的光纖，即，由低折射率材料構(gòu)成的內(nèi)包層、和由以少量空氣填滿的區(qū)域和包含散射體的區(qū)域構(gòu)成的外包層，使外包層中的以少量空氣填滿的區(qū)域沿波導(dǎo)方向局部地坍陷(collapse)。在該專利文獻(xiàn)I公開的光纖中，利用外包層所含有的散射體，使漏出到外包層的光散射。另一方面，專利文獻(xiàn)2公開的光傳輸光纖包含厚度比內(nèi)側(cè)包層薄且折射率低的外側(cè)包層。該光傳輸光纖通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定折射率的值，使沿內(nèi)側(cè)包層傳播的雜散光折射，并被外側(cè)包層捕捉，適當(dāng)?shù)剡x擇外側(cè)包層的厚度，使捕捉的雜散光向覆蓋層擴(kuò)散。然而，作為能夠有選擇地在特定模間發(fā)生結(jié)合的技術(shù)，公知光纖光柵(以下簡稱為“FG”)。FG是指沿光纖的波導(dǎo)方向形成有折射率的攝動(以下稱為“折射率光柵”)的光纖型光學(xué)兀件。通過該FG中的折射率光柵，能夠有選擇地在特定模間發(fā)生結(jié)合。作為這樣的FG的制造方法，使用向光纖照射紫外線而通過光折變效應(yīng)使芯部的折射率變化的方法。這里，光折變效應(yīng)是指，例如，向作為摻雜物而添加了鍺(Ge)的石英玻璃(SiO2)照射波長240nm左右的紫外線時(shí)，引起石英玻璃的折射率的上升的現(xiàn)象。根據(jù)該FG,具有不需要大幅度變更一般的光纖的基本構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)。在這樣的以往的FG相關(guān)技術(shù)中，在芯部形成折射率光柵的情況較多，專利文獻(xiàn)3公開了在芯部和包層部形成光柵的FG。另外，專利文獻(xiàn)4公開了在接近芯部的包層部形成折射率光柵的FG。專利文獻(xiàn)I:美國公開專利公報(bào)“第2009/169162號公報(bào)(
公開日:2009年7月2日)，，
專利文獻(xiàn)2:日本國公開專利公報(bào)“特開2008-199025號公報(bào)(
公開日2008年8月28日)，，專利文獻(xiàn)3:日本國公開專利公報(bào)“特開2001-015841號公報(bào)(
公開日2001年I月19日)，，專利文獻(xiàn)4:國際公開“第1997/026571號說明書(國際
公開日1997年7月24日)，，但是，由于上述以往的專利文獻(xiàn)I公開的光纖是利用外包層含有的散射體使光散射這樣的特殊構(gòu)造，所以存在難以使光在波導(dǎo)方向的所期望的位置散射的問題。另外，如上所述，由于是與一般的光纖不同的特殊構(gòu)造，所以存在光纖彼此的熔敷和透鏡加工等的加工困難的問題。其次，在上述以往的專利文獻(xiàn)2公開的光傳輸光纖中，需要嚴(yán)密地設(shè)定內(nèi)側(cè)包層和外側(cè)包層的折射率差、和內(nèi)側(cè)包層及外側(cè)包層的厚度，難以加工，難以使光在波導(dǎo)方向的 所期望的位置散射，這些方面與上述專利文獻(xiàn)I公開的光纖是同樣的。其次，在專利文獻(xiàn)3公開的FG中，在芯部和包層部形成折射率光柵。另外，在專利文獻(xiàn)4公開的FG中，形成在包層部的折射率光柵接近芯部。由此，折射率光柵成為影響芯模光的干擾，可能使芯模光發(fā)生損失。此外，如專利文獻(xiàn)3記載的那樣，關(guān)于通過使光纖蛇行而形成光柵的情況也是同樣的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述問題而提出的，其目的是提供一種光纖型光學(xué)元件等，能夠盡可能地排除對芯模光帶來影響的干擾，并且在波導(dǎo)方向的所期望的位置有選擇地使包層模光結(jié)合到其他?；蚍瓷洹１景l(fā)明的光纖型光學(xué)元件為解決所述課題，其特征在于，具有沿入射的光的波導(dǎo)方向延伸的芯部；感光層，是沿所述波導(dǎo)方向延伸并環(huán)繞所述芯部的周圍的感光層，在規(guī)定波長的紫外線的照射下形成折射率光柵，在所述芯部和所述感光層之間，設(shè)置有折射率比芯部低、且在所述規(guī)定波長的紫外線的照射下折射率變化的光敏性比所述感光層低的包層部。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的光纖型光學(xué)元件具有沿入射的光的波導(dǎo)方向延伸的芯部、和沿波導(dǎo)方向延伸并環(huán)繞芯部的周圍的感光層，在芯部和感光層之間設(shè)置有包層部。這里，包層部的折射率比芯部的折射率低。另外，感光層是通過規(guī)定波長的紫外線的照射形成折射率光柵的層，包層部的光敏性比通過規(guī)定波長的紫外線的照射而折射率變化的感光層低。換言之，感光層是光敏性比包層部高的層。此外，光敏性是通過規(guī)定波長的紫外線的照射而折射率變化的性質(zhì)，被稱為光折變效應(yīng)。由此，包層部難以受到光折變效應(yīng)，感光層容易受到光折變效應(yīng)。因此，能夠使通過規(guī)定波長的紫外線的照射形成的折射率光柵從芯部分離。因此，對于作為振幅向芯部偏在的波導(dǎo)模、即通過芯和包層的折射率差而滿足全反射條件的波導(dǎo)模傳播的光(以下稱為“芯模光”)來說，折射率光柵不會成為干擾。此外，折射率光柵中的折射率的攝動優(yōu)選具有周期性，但不要求嚴(yán)密的周期性。例如，折射率光柵的攝動周期也可以在波導(dǎo)方向恒定，也可以在波導(dǎo)方向連續(xù)地變化(啁啾光纖光柵)。另外，折射率光柵也可以是下述的長周期光柵，也可以是下述的布拉格光柵。此外，布拉格光柵也可以是下述的傾斜型的布拉格光柵。通過調(diào)整折射率光柵的形成位置及其折射率的攝動周期，能夠在波導(dǎo)方向的所期望的位置，有選擇地使規(guī)定波長的包層模光結(jié)合到其他模(包括輻射模)或反射。另外，若使用這樣的FG，不需要使光纖型光學(xué)元件的形狀變形(彎曲)，從而不會受到變形的影響而使芯模光損失。另外，若使用FG，不需要大幅度變更一般的光纖的基本構(gòu)造，加工容易。以上，根據(jù)本發(fā)明的光纖型光學(xué)元件，形成在光纖型光學(xué)元件上的折射率光柵不會成為對芯模光帶來影響的干擾。因此，能夠盡可能地排除對芯模光帶來影響的干擾，并且能夠在波導(dǎo)方向的所期望的位置有選擇地使包層模光結(jié)合到其他模或反射。如上所述，本發(fā)明的光纖型光學(xué)元件具有沿入射的光的波導(dǎo)方向延伸的芯部；感光層，是沿所述波導(dǎo)方向延伸并環(huán)繞所述芯部的周圍的感光層，在規(guī)定波長的紫外線的·照射下形成折射率光柵，在所述芯部和所述感光層之間，設(shè)置有折射率比芯部低、且在所述規(guī)定波長的紫外線的照射下折射率變化的光敏性比所述感光層低的包層部。由此，能夠發(fā)揮以下效果，盡可能地排除對芯模光的干擾，并且在波導(dǎo)方向的所期望的位置有選擇地使包層模光結(jié)合到其他模或反射。本發(fā)明的其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)可以通過以下的記載充分地理解。另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以通過參照附圖的以下說明明確。


圖I表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)，是沿包含芯部的中心軸在內(nèi)的平面剖切時(shí)的剖視圖(上段)、所述光纖型光學(xué)元件的沿A-A’線的剖視圖(中段)及表示A-A’截面上的折射率分布的圖表(下段)。圖2表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件的構(gòu)造，是沿包含芯部的軸在內(nèi)的平面剖切時(shí)的剖視圖(上段)、所述光纖型光學(xué)元件的沿B-B’線的剖視圖(中段)及表示B-B’截面上的折射率分布的圖表(下段)。圖3表示本發(fā)明的又一實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)，是沿包含芯部的中心軸在內(nèi)的平面剖切時(shí)的剖視圖(上段)、所述光纖型光學(xué)元件的沿A-A’線的剖視圖(中段)及表示A-A’截面上的折射率分布的圖表(下段)。圖4表示本發(fā)明的又一實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件的構(gòu)造，是沿包含芯部的軸在內(nèi)的平面剖切時(shí)的剖視圖(上段)、所述光纖型光學(xué)元件的沿B-B’線的剖視圖(中段)及表示B-B’截面上的折射率分布的圖表(下段)。圖5是用于說明所述光纖型光學(xué)元件的制造方法的圖，Ca)表示用第一覆蓋層及第二覆蓋層覆蓋所述光纖型光學(xué)元件的周圍的情況，(b)表示除去第二覆蓋層的一部分時(shí)的情況，(C)表示向除去了第二覆蓋層的一部分的部分照射紫外線時(shí)的情況，(d)表示向所述第一覆蓋層照射紫外光的衍射光時(shí)的各結(jié)構(gòu)要素的配置。圖6是表不本發(fā)明的又一實(shí)施方式的光纖激光器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是表不本發(fā)明的又一實(shí)施方式的LD模塊的結(jié)構(gòu)的圖，(a)表不所述LD模塊的截面(側(cè)截面)的構(gòu)造的一例，(b)表示透鏡光纖的透鏡部的截面(側(cè)截面)的構(gòu)造的一例。
具體實(shí)施例方式以下，基于圖I 圖7說明本發(fā)明的一實(shí)施方式。關(guān)于以下的特定的實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)，根據(jù)情況省略說明，但與其他實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)相同。另外，為便于說明，各實(shí)施方式中的具有相同功能的部件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并適當(dāng)省略其說明?！睮.第一實(shí)施方式〕首先，基于圖I說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件10a。圖I表示光纖型光學(xué)元件IOa的結(jié)構(gòu)，是沿包含芯部I的中心軸在內(nèi)的平面剖切時(shí)的剖視圖(上段)、光纖型光學(xué)元件IOa的沿A-A’線的剖視圖(中段)及表示A-A’截面上的折射率分布的圖表(下段)。
如圖I所示，光纖型光學(xué)元件IOa包括芯部I，A_A’截面為圓形狀，沿入射的光的波導(dǎo)方向延伸；第一包層部(包層部)2，A-A’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞芯部I的周圍；感光層3a，A-A’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞第一包層部2。此外，感光層3a中的“感光”是指針對規(guī)定波長的紫外線而言的光敏性，“光敏性(光折變效應(yīng)(photorefractive))”是指因規(guī)定波長的紫外線的照射而折射率發(fā)生變化的性質(zhì)。芯部I主要由石英玻璃(二氧化硅=SiO2)構(gòu)成，為使折射率比第一包層部2高、且使光敏性比感光層3b小(或不顯示)，添加約4. 0Wt%的鋁(Al)。芯徑dl為約105μπι。此夕卜，摻雜物除了鋁以外，也可以是磷(P)，但不限于此。為使折射率比芯部I低、且使光敏性比感光層3b小(或不顯示)，第一包層部2由無添加的石英玻璃構(gòu)成。第一包層部2的厚度為7.5 μ m，第一包層直徑d2為120 μ m。此夕卜，在本實(shí)施方式中，第一包層部2是無添加的，但除了摻雜比芯部I濃度低的鋁以外，也可以摻雜磷、氟(F)等。在本實(shí)施方式中，感光層3a為了使光敏性比芯部I及第一包層部2大(或顯示)，添加約2. 4fft%的鍺(Ge)，其結(jié)果，折射率變得比第一包層部2高。但是，感光層3a的折射率也可以根據(jù)需要比第一包層部2低。另外，感光層3a的厚度為約2.5 μ m，感光層外徑d3為約125 μ m。此外，摻雜物除了鍺以外，也可以是氧化鈦(TiO2)、硼(B)，但不限于此。此外，表示A-A’截面上的折射率分布的圖表，示意地示出了芯部I、第一包層部2及感光層3a的各自的折射率的大小關(guān)系，折射率nl、n2及n3分別表示芯部I、第一包層部2及感光層3a的折射率。此外，由于折射率取決于針對石英玻璃的摻雜物的種類及其添加量，所以省略關(guān)于折射率nl n3的具體值。根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，在芯部I和感光層3a之間配置不顯示光折變效應(yīng)的第一包層部2。因此，能夠僅在從芯部I分離的感光層3a上發(fā)生因規(guī)定波長的紫外線的照射而產(chǎn)生的折射率η的攝動。在本實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件IOa中，僅在感光層3a上形成通過因波長244nm的紫外線(氬氣激光的第二諧波)的照射而產(chǎn)生的折射率η的攝動所形成的光柵(折射率光柵)4a。感光層3a中的光柵4a從距離下述的透鏡部(一個(gè)端面)82約2. 5cm的位置開始沿波導(dǎo)方向在約2cm的范圍內(nèi)延伸。此外，本實(shí)施方式的光柵4a是沿波導(dǎo)方向具有周期性的長周期光纖光柵(以下，稱為“長周期光柵”)，周期PL為幾μπι ΙΟΟμπι左右。但是，光柵4a也可以不具有嚴(yán)密的周期性。例如，周期PL可以在波導(dǎo)方向上恒定，也可以在波導(dǎo)方向上連續(xù)地變化(啁啾FG)。另外，根據(jù)需要，光柵4a也可以采用短周期(I μπι以下)的光纖布拉格光柵(以下，稱為“布拉格光柵”)。而且，光柵4a也可以如下述的第六實(shí)施方式所示的例子那樣采用傾斜型的布拉格光柵(以下稱為“傾斜型光柵”)。傾斜型光柵能夠通過其角度轉(zhuǎn)換效應(yīng)強(qiáng)力地結(jié)合到輻射模。以上，如圖I所示，能夠通過調(diào)整光柵4a的周期PL，根據(jù)需要使第一包層部2中的規(guī)定波長的包層模光LI有選擇地結(jié)合到其他模(例如,福射模L2)。而且，由于光柵4a從芯部I分離地形成，所以不受光柵4a的影響，而由芯部I和第一包層部2的折射率差而滿足全反射條件的波導(dǎo)模(以下稱為“芯模光”)損失。
此外，在上述專利文獻(xiàn)2的光傳輸光纖中，在光傳輸光纖的任意位置漏出雜散光的情況下，需要高位置精度地剝離覆蓋層，但這樣的加工非常困難，制作精度方面存在問題。而且，由于芯模光向覆蓋部漏出，在覆蓋部發(fā)熱，所以需要用于散熱的構(gòu)造，結(jié)構(gòu)的自由度低。但是，根據(jù)本實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件10a，僅照射紫外線，在感光層3a的波導(dǎo)方向的任意位置形成光柵4a，能夠使雜散光結(jié)合到輻射模，因此光纖的距離的控制是容易的，結(jié)構(gòu)的自由度高。(關(guān)于從芯部和包層部的界面到感光層的距離)以下，關(guān)于從芯部I和第一包層部2的界面到感光層3a的距離(包層部的厚度)Δ〔=(d2_dl)/2 ;未圖示〕進(jìn)行說明。一般來說，從所述界面向第一包層部2滲出時(shí)的滲出深度為波導(dǎo)模的波長左右。SP，距離厶4波導(dǎo)模的波長。S卩，若距離Λ彡波導(dǎo)模的波長，則振幅向芯部I偏在的波導(dǎo)模(芯模光)幾乎不會受到光柵4a的影響。其次，從光強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，若在芯模光的強(qiáng)度變得比最大強(qiáng)度的l/e2小的區(qū)域(與單模光纖中的模場直徑外的區(qū)域相當(dāng))形成感光層3b，則可以認(rèn)為芯模光幾乎不受光柵4a的影響。其次，從功率的觀點(diǎn)出發(fā)，關(guān)于將與受折射率光柵的影響的部分的光相當(dāng)?shù)墓β室种圃趶男静縄向第一包層部2漏出的光的功率的I%以下的條件進(jìn)行說明。首先，光柵4a對芯模光的影響能夠從下式(I)估計(jì)。式(I)是設(shè)芯徑為a、設(shè)Θ方向的波導(dǎo)模的次數(shù)為I時(shí)的、芯外Cr > a)的階躍折射率光纖(step index fiber)的電場分布Ez (r)。J1 (ka)是貝塞爾函數(shù)，K1 Ur)是變形貝塞爾函數(shù)。[式I]Eg (r) < ■土 H· χΚ (γτ)κ Cos ( θ + φ,) , t , (j)
K [/aJ此時(shí)，向包層部的衰減由K1 Ur)表示，Θ方向的模數(shù)越小，衰減常數(shù)越小，從而以下考慮基底模(1=0)。此時(shí)，基底模的情況下的向包層部的衰減由Ktl(Yr)表示。
另外，k是波數(shù)，Y是由下式(2)定義的常數(shù)，φ 是初始相位。[式2]r ~ kQ* , ,(2)這里，k0是常數(shù)，neq是相對于基底模的波長而言的芯部的等效折射率，n2是包層部的折射率。通過式(2)可知，多模芯的最高次的波導(dǎo)模的衰減常數(shù)變小。例如，在石英玻璃類的芯部中對900nm左右的波長的光進(jìn)行波導(dǎo)，芯部的等效折射率neq和包層部的折射率n2之差為10_4時(shí)，距離Λ為5 μ m以上，則受折射率光柵的影響的是與從芯向包層漏出的光的功率的I%以下相當(dāng)?shù)牟糠值墓狻?
因此，嚴(yán)密地來說，在距離Λ = 5μπι時(shí)，與從芯部I向第一包層部2漏出的光的功率的1%以下相當(dāng)?shù)牟糠值墓馐艿秸凵渎使鈻诺挠绊?。但是，考慮到若芯徑充分大，則芯模光幾乎向芯部偏在，在距離Λ=5μπι時(shí)，可以無視折射率光柵對芯模光的影響。換言之，若距離Λ彡5μπι，則與在芯部I中波導(dǎo)的光的功率的99%以上相當(dāng)?shù)牟糠植皇芄鈻?a的影響。以上，更具體地，優(yōu)選距離Δ ^ δμ ο另外，從芯模光的損失的觀點(diǎn)出發(fā)，光纖型光學(xué)元件IOa及下述的光纖型光學(xué)元件IOb IOd優(yōu)選為，振幅向芯部I偏在的波導(dǎo)模的光的損失大于OdB/mm且在O. 3dB/mm以下。若芯模光的損失為O. 3dB/mm以下，則可以認(rèn)為形成在光纖型光學(xué)元件IOa IOd上的光柵4a 4d從芯部I充分地分離，不會成為對芯模光帶來影響的干擾。如上所述，根據(jù)光纖型光學(xué)元件10a，不需要使光纖型光學(xué)元件IOa變形，感光層3a的光柵4a不會成為干擾而使芯模光受到影響，從而能夠盡可能地排除對芯模光帶來影響的干擾。由此，能夠盡可能地排除對芯模光帶來影響的干擾，在波導(dǎo)方向的任意位置有選擇地使第一包層部2中的包層模光結(jié)合到其他模(輻射模)或反射。另外，由于使用FG的方法，所以不需要大幅度變更光纖型光學(xué)元件IOa的基本構(gòu)造，光纖型光學(xué)元件IOa的加工容易。〔2.第二實(shí)施方式〕以下，基于圖2說明本發(fā)明的其他實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件10b。圖2表示光纖型光學(xué)元件IOb的結(jié)構(gòu)，是沿包含芯部I的中心軸在內(nèi)的平面剖切時(shí)的剖視圖(上段)、光纖型光學(xué)元件IOb的沿B-B’線的剖視圖(中斷)及表示B-B’截面上的折射率分布的圖表(下段)。光纖型光學(xué)元件IOb是所謂的雙包層光纖，如圖2所示，包括芯部截面為圓形狀，沿入射的光的波導(dǎo)方向延伸；第一包層部2，B-B’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞芯部I的周圍；感光層3b，B-B’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞第一包層部的周圍；第二包層部(包層部)5，B-B’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞感光層3b的周圍。此外，感光層3b中的“感光”與上述感光層3a的情況相同。另外，關(guān)于“光敏性(光折變效應(yīng))”，也與上述感光層3a的情況相同。這里，以下，在具有多個(gè)包層部的情況下，例如，從接近芯部I的一方開始依次稱為第一包層部2、第二包層部5、· · 第L包層部...第N包層部(L、N是自然數(shù)；L<N)。此時(shí)，感光層3b也可以接近從第一包層部2 第N包層部中選擇的一個(gè)包層部的外周側(cè)地設(shè)置。例如，在有選擇地使第L包層部的包層模光結(jié)合到其他模(包括輻射模)或反射的情況下，感光層3b只要接近第L包層部的外周側(cè)地設(shè)置即可。芯部I主要由石英玻璃構(gòu)成，為使折射率比第一包層部2高、使光敏性比感光層3b小(或不顯示)，添加6. 0fft%的鋁。芯徑dl為20 μ m。此外，摻雜物除了鋁以外，也可以是磷，但不限于此。此外，為了作為光纖激光器中的放大介質(zhì)利用，在芯部I中，還添加了 1000 lOOOOOppm左右的稀土金屬即鐿(Yb)。此外,作為稀土金屬也可以是錢(Tm)或鉺(Er),但 稀土金屬不限于此。第一包層部2主要由石英玻璃構(gòu)成，為了使折射率比芯部I低，使光敏性比感光層3b小(或不顯示)，添加2. 5fft%的鋁。第一包層部2的厚度為20 μ m，第一包層徑d2為約60 μ m0此外，摻雜物除了濃度比芯部I低的鋁以外，還可以是磷、氟，但不限于此。感光層3b為了使折射率比第一包層部2低、使光敏性比芯部I及第一包層部2大(或顯示)，添加約3. 0fft%的鍺。另外，感光層3b的厚度為約140 μ m,感光層外徑d3為約340 μπι。此外，摻雜物除了鍺以外，還可以是氧化鈦、硼，但不限于此。第二包層部5為了使折射率比感光層3b低、使光敏性比感光層3b小，由無添加的石英玻璃構(gòu)成。第二包層部5的厚度為約30 μ m，第二包層徑d4為約400 μπι。此外，表示B-B’截面上的折射率分布的圖表，示意地示出了芯部I、第一包層部2、感光層3b及第二包層部5的各自的折射率的大小關(guān)系，折射率nl、n2、n3及n4分別表示芯部I、第一包層部2、感光層3b及第二包層部5的折射率。此外，由于折射率取決于針對石英玻璃而言的摻雜物的種類及其添加量，所以省略關(guān)于折射率nl n4的具體值。根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，在芯部I和感光層3b之間配置不顯示光折變效應(yīng)的第一包層部2。因此，能夠僅在從芯部I分離的感光層3b上發(fā)生由規(guī)定波長的紫外線的照射產(chǎn)生的折射率η的攝動。在本實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件IOb中，僅在感光層3b上形成通過由波長244nm的紫外線的照射而產(chǎn)生的折射率η的攝動所形成的光柵(折射率光柵)4b。感光層3b中的光柵4b從光纖型光學(xué)元件IOb的一個(gè)端面的位置開始沿波導(dǎo)方向在約20mm的范圍內(nèi)延伸。此外，本實(shí)施方式的光柵4b是沿波導(dǎo)方向具有周期性的布拉格光柵，周期PS為約310nm。另外，光柵4a也可以根據(jù)需要采用波長的整數(shù)倍的布拉格光柵、上述長周期光柵或傾斜型的布拉格光柵。以上，如圖2所示，能夠通過調(diào)整光柵4b的周期PS，在波導(dǎo)方向的任意位置，根據(jù)需要有選擇地反射第一包層部2及感光層3b中的規(guī)定波長的包層模光LI’作為反射光L2’。而且，由于光柵4b從芯部I分離地形成，所以不會受到光柵4b的影響而使芯模光損失。此外，從芯部I和第一包層部2的界面到感光層3b的距離Λ (第一包層部2的厚度)與第一實(shí)施方式相同。即，若在芯模光的強(qiáng)度比最大強(qiáng)度的Ι/e2小的區(qū)域中形成有感光層3b，則芯模光幾乎不受光柵4a的影響。另外，更優(yōu)選的是，距離Λ >5μπι。如上所述，根據(jù)光纖型光學(xué)元件10b，不需要使光纖型光學(xué)元件IOb變形，感光層3b的光柵4b不會成為干擾而使芯模光受到影響，從而能夠盡可能地排除對芯模光帶來影響的干擾。因此，能夠盡可能地排除對芯部I帶來影響的干擾，在波導(dǎo)方向的所期望的位置有選擇地反射第一包層部2中的包層模光。另外，由于使用FG的方法，所以不需要大幅度變更光纖型光學(xué)元件IOb的基本構(gòu)造，光纖型光學(xué)元件IOb的加工容易。〔3.第三實(shí)施方式〕以下，基于圖3說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的光纖型光學(xué)兀件10c。圖3表示光纖型光學(xué)元件IOc的結(jié)構(gòu)，是沿包含芯部I的中心軸在內(nèi)的平面剖切 時(shí)的剖視圖(上段)、光纖型光學(xué)元件IOc的沿A-A’線的剖視圖(中段)及表示A-A’截面上的折射率分布的圖表(下段)。如圖3所示，光纖型光學(xué)元件IOc包括芯部1，A_A’截面為圓形狀，沿入射的光的波導(dǎo)方向延伸；第一包層部(包層部)2，A-A’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞芯部I的周圍；感光層3c，A-A’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞第一包層部2。此外，感光層3c中的“感光”及“光敏性(光折變效應(yīng))”與上述感光層3a及感光層3b的情況相同。芯部I為了使光敏性比感光層3c小(或不顯示)，而由無添加的石英玻璃構(gòu)成。芯部I的折射率比第一包層部2高。芯徑dl為約105 μ m。第一包層部2為了使折射率比芯部I低、使光敏性比感光層3c小(或不顯示)，向石英玻璃添加約2. 0fft%的氟(F)。第一包層部2的厚度為7.5 μ m，第一包層徑d2為120 μπι。此外，此外，摻雜物除了上述氟以外，也可以是鋁或磷，但不限于此。在本實(shí)施方式中，感光層3c為了使光敏性比芯部I及第一包層部2大(或顯示)，添加約2. 4fft%的鍺(Ge)，其結(jié)果，折射率變得比第一包層部2高。但是，感光層3c的折射率也可以根據(jù)需要比第一包層部2低。另外，感光層3c的厚度為約2.5 μ m，感光層外徑d3為約125 μπι。此外，摻雜物除了鍺以外，也可以是氧化鈦(TiO2)、硼(B)，但不限于此。此外，表示Α-Α’截面上的折射率分布的圖表，示意地表示芯部I、第一包層部2及感光層3c的各自的折射率的大小關(guān)系，折射率nl、n2及n3分別表示芯部I、第一包層部2及感光層3c的折射率。此外，由于折射率取決于針對石英玻璃而言的摻雜物的種類及其添加量，所以省略折射率nl n3的具體值。根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，在芯部I和感光層3a之間配置有不顯示光折變效應(yīng)的第一包層部2。因此，能夠僅在從芯部I分離的感光層3c上發(fā)生因規(guī)定波長的紫外線的照射產(chǎn)生的折射率η的攝動。在本實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件IOa中，僅在感光層3c上形成通過因波長244nm的紫外線(氬氣激光的第二諧波)的照射而產(chǎn)生的折射率η的攝動所形成的光柵(折射率光柵)4c。感光層3c中的光柵4c從距離下述的透鏡部(一個(gè)端面)82約2. 5cm的位置開始沿波導(dǎo)方向在約2cm的范圍內(nèi)延伸。此外，本實(shí)施方式的光柵4c是上述長周期光柵，周期PL為幾μ m 100 μ m左右。但是，光柵4c也可以不具有嚴(yán)密的周期性。例如，周期PL也可以相對于波導(dǎo)方向恒定，也可以相對于波導(dǎo)方向連續(xù)地變化(啁啾FG)。另外，根據(jù)需要，光柵4c也可以采用上述布拉格光柵。而且，光柵4c也可以如下述的第六實(shí)施方式所示的例子那樣采用上述傾斜型光柵。以上，如圖3所示，能夠通過調(diào)整光柵4c的周期PL，根據(jù)需要有選擇地使第一包層部2中的規(guī)定波長的包層模光LI結(jié)合到其他模(例如,福射模L2)。而且，由于光柵4c從芯部I分離地形成，所以不會受光柵4c的影響而使芯模光損失。此外，在上述專利文獻(xiàn)2的光傳輸光纖中，在光傳輸光纖的任意位置漏出雜散光的情況下，需要高位置精度地剝離覆蓋層，但這樣的加工非常困難，制作精度方面存在問題。而且，由于芯模光向覆蓋部漏出，覆蓋部發(fā)熱，所以需要用于散熱的構(gòu)造，結(jié)構(gòu)的自由度 低。但是，根據(jù)本實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件10c，由于能夠僅照射紫外線，在感光層3c的波導(dǎo)方向的任意位置形成光柵4c，使雜散光結(jié)合到輻射模，所以光纖的距離的控制容易，結(jié)構(gòu)的自由度高。此外，從芯部I和第一包層部2的界面到感光層3c的距離Λ (第一包層部2的厚度)與第一實(shí)施方式相同。即，若在芯模光的強(qiáng)度比最大強(qiáng)度的Ι/e2小的區(qū)域形成感光層3c，則芯模光幾乎不受光柵4c的影響。另外，更優(yōu)選的是，距離Λ ^ 5ym0另外，從芯模光的損失的觀點(diǎn)出發(fā)，光纖型光學(xué)兀件IOc優(yōu)選為，振幅向芯部I偏 在的波導(dǎo)模的光的損失大于OdB/mm且在O. 3dB/mm以下。若芯模光的損失在O. 3dB/mm以下,則可以認(rèn)為形成在光纖型光學(xué)兀件IOc上的光柵4c從芯部I充分地分離，不會成為對芯模光帶來影響的干擾。如上所述，根據(jù)光纖型光學(xué)元件10c，由于不需要使光纖型光學(xué)元件IOc變形，感光層3c的光柵4c不會成為干擾使芯模光受到影響，能夠盡可能地排除對芯模光帶來影響的干擾。因此，能夠盡可能地排除對芯模光帶來影響的干擾，在波導(dǎo)方向的任意位置有選擇地使第一包層部2中的包層模光結(jié)合到其他模(輻射模)或反射。另外，由于使用FG的方法，所以不需要大幅度變更光纖型光學(xué)元件IOc的基本構(gòu)造，光纖型光學(xué)元件IOc的加工容易。〔4.第四實(shí)施方式〕以下，基于圖4說明本發(fā)明的其他實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件10d。圖4表示光纖型光學(xué)元件IOd的結(jié)構(gòu)，是沿包含芯部I的中心軸在內(nèi)的平面剖切時(shí)的剖視圖(上段)、光纖型光學(xué)元件IOd的沿B-B’線的剖視圖(中斷)及表示B-B’截面上的折射率分布的圖表(下段)。光纖型光學(xué)元件IOd是所謂的雙包層光纖，如圖4所示，包括芯部截面為圓形狀，沿入射的光的波導(dǎo)方向延伸；第一包層部2，B-B’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞芯部I的周圍；感光層3d，B-B’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞第一包層部的周圍；第二包層部(包層部)5，B-B’截面為大致圓環(huán)狀，沿波導(dǎo)方向延伸，環(huán)繞感光層3d的周圍。此外，感光層3d中的“感光”及“光敏性(光折變效應(yīng))”與上述感光層3a 3c的情況相同。這里，以下，在具有多個(gè)包層部的情況下，例如，從接近芯部I的一方開始依次稱為第一包層部2、第二包層部5、…第L包層部...第N包層部(L、N是自然數(shù)；L<N)。此時(shí)，感光層3d也可以接近從第一包層部2 第N包層部中選擇的一個(gè)包層部的外周側(cè)地設(shè)置。例如，有選擇地使第L包層部的包層模光結(jié)合到其他模(包括輻射模)或反射的情況下，感光層3d接近第L包層部的外周側(cè)地設(shè)置即可。芯部I為了使光敏性比感光層3d小(或不顯示)，而由無添加的石英玻璃構(gòu)成。芯徑dl為20 μπι。此外，在本實(shí)施方式中，芯部I是無添加的，但也可以將鋁、磷、氟(F)等作為摻雜物。另外，為了作為光纖激光器中的放大介質(zhì)利用，向芯部I再添加1000 lOOOOOppm 左右的稀土金屬即鐿(Yb)。此外，作為稀土金屬也可以是銩(Tm)或鉺(Er)，但稀土金屬不限于此。第一包層部2主要由石英玻璃構(gòu)成，為了使折射率比芯部I低、使光敏性比感光層3d小(或不顯示)，向石英玻璃添加約2. 0fft%的氟(F)。第一包層部2的厚度為20 μ m,第一包層徑d2為約60 μ m。此外,摻雜物除了招以夕卜，也可以是磷，但不限于此。感光層3d為了使折射率比第一包層部2低、使光敏性比芯部I及第一包層部2大(或顯示)，添加約3. 0fft%的鍺。另外，感光層3d的厚度為約140 μ m,感光層外徑d3為約340 μπι。此外，摻雜物除了鍺以外，也可以是氧化鈦、硼，但不限于此。第二包層部5為了使折射率比感光層3d低、使光敏性比感光層3d小，而由無添加的石英玻璃構(gòu)成。第二包層部5的厚度為約30 μ m,第二包層徑d4為約400 μ m。此外，表示B-B’截面上的折射率分布的圖表，示意地示出了芯部I、第一包層部2、感光層3d及第二包層部5的各自的折射率的大小關(guān)系，折射率nl、n2、n3及n4分別表示芯部I、第一包層部2、感光層3d及第二包層部5的折射率。此外，由于折射率取決于針對石英玻璃而言的摻雜物的種類及其添加量，所以省略折射率nl n4的具體值。根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，在芯部I和感光層3d之間配置不顯示光折變效應(yīng)的第一包層部2。因此，能夠僅在從芯部I分離的感光層3d上發(fā)生由規(guī)定波長的紫外線的照射產(chǎn)生的折射率η的攝動。在本實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件IOd中，僅在感光層3d上形成通過因波長244nm的紫外線的照射而產(chǎn)生的折射率η的攝動所形成的光柵(折射率光柵)4d。感光層3d中的光柵4d從光纖型光學(xué)元件IOd的一個(gè)端面的位置開始沿波導(dǎo)方向在約20mm的范圍內(nèi)延伸。此外，本實(shí)施方式的光柵4d是沿波導(dǎo)方向具有周期性的布拉格光柵，周期PS為約310nm。另外，光柵4d也可以根據(jù)需要采用波長的整數(shù)倍的布拉格光柵、上述長周期光柵或傾斜型的布拉格光柵。以上，如圖4所示，能夠通過調(diào)整光柵4d的周期PS，在波導(dǎo)方向的任意位置根據(jù)需要有選擇地使第一包層部2及感光層3d中的規(guī)定波長的包層模光LI’反射并作為反射光L2’。而且，由于光柵4d從芯部I分離地形成，所以不會受到光柵4d的影響而使芯模光損失。此外，從芯部I和第一包層部2的界面到感光層3d的距離Λ (第一包層部2的厚度)與第一實(shí)施方式相同。即，若在芯模光的強(qiáng)度比最大強(qiáng)度的Ι/e2小的區(qū)域形成感光層3d，則芯模光幾乎不受光柵4d的影響。另外，更優(yōu)選的是，距離Λ ^ 5ym0如上所述，根據(jù)光纖型光學(xué)元件10d，由于不需要使光纖型光學(xué)元件IOd變形，感光層3d的光柵4d不會成為干擾而使芯模光受到影響，所以能夠盡可能地排除對芯模光帶來影響的干擾。由此，能夠盡可能地排除對芯部I帶來影響的干擾，在波導(dǎo)方向的所期望的位置有選擇地使第一包層部2中的包層模光反射。另外，由于使用FG的方法，所以不需要大幅度變更光纖型光學(xué)元件IOd的基本構(gòu)造，光纖型光學(xué)元件IOd的加工容易?！?.關(guān)于折射率光柵的形成方法〕
·
以下，基于圖5的(a) 圖5的(d)說明上述光柵4a 4d的形成方法。此外，這里說明的折射率光柵的形成方法與上述第一 第四實(shí)施方式以及以下說明的第五及第六實(shí)施方式相同。另外，折射率光柵的形成方法不限于這里說明的方法。首先，圖5的(a)是表示用第一覆蓋層20及第二覆蓋層30覆蓋光纖型光學(xué)元件IOa IOd的周圍的情況的立體圖。另外，圖5的(b)是表示除去了第二覆蓋層30的一部分時(shí)的情況的立體圖。其次，圖5的(C)是表示對除去了第二覆蓋層30的一部分的部分照射紫外線時(shí)的情況的立體圖。而且，圖5的(d)是表示向第一覆蓋層20照射紫外光的衍射光時(shí)的各結(jié)構(gòu)要素的配置的結(jié)構(gòu)圖。如圖5的(a)所示，光纖型光學(xué)元件IOa IOd的外周側(cè)被第一覆蓋層20及第二覆蓋層30覆蓋，成為包覆光纖40。第一覆蓋層20由紫外線(以下也有稱為“UV光”的情況)的透光率高的熱固化型的有機(jī)硅樹脂形成的。具體來說，可以列舉二甲基硅樹脂等。熱固化型的有機(jī)硅樹脂相對于波長244nm的紫外線具有約90%左右的透光率。因此，從由該有機(jī)硅樹脂形成的第一覆蓋層20上方照射紫外線，紫外線也能到達(dá)光纖型光學(xué)元件IOa 10d。因此，在光纖型光學(xué)兀件IOa IOd形成光柵4a 4d時(shí),不需要除去第一覆蓋層20。作為該第一覆蓋層20的厚度優(yōu)選為I 10 μ m。小于I μ m時(shí),不能得到光纖型光學(xué)元件IOa IOd的保護(hù)功能,大于10 μ m時(shí),光柵4a 4d形成時(shí)的紫外線的吸收增大。其次，第二覆蓋層30可以使用通常的光纖的覆蓋中所使用的、按照紫外線吸收性波長244nm的紫外線吸收率在約10%以下的紫外線固化型樹脂，優(yōu)選使用環(huán)氧類或氨酯丙烯酸酯類的紫外線固化型樹脂。作為該第二覆蓋層30的厚度優(yōu)選為51. 5 61. 5 μπι。小于51. 5 μ m時(shí)，不能給包覆光纖40提供充分的強(qiáng)度,大于61. 5 μ m時(shí),在光纖型光學(xué)兀件IOa IOd形成光柵4a 4d時(shí)的第二覆蓋層30的除去變得困難，另外，包覆光纖40的操作性惡化。由于該第二覆蓋層30的紫外線固化型樹脂的紫外線透光率對于244nm的紫外線為約10%以下，所以不需要如以往的僅將紫外線透光率高的紫外線固化型樹脂用于覆蓋層的光纖的制造方法那樣地使制造速度降低，能夠以通常的制造速度制造光纖型光學(xué)元件IOa 10d。由于第二覆蓋層30如上所述地紫外線透光率低，所以在FG的制造時(shí)需要除去，但能夠容易地除去該第二覆蓋層30。例如，通過將紫外線束以脈沖狀照射第二覆蓋層30，紫外線固化型樹脂吸收紫外線被加熱，通過該熱而燃燒，簡單地引起消融(abrasion),從而能夠容易地除去。該紫外線的照射能夠通過將例如準(zhǔn)分子激光等的紫外線束以脈沖狀向第二覆蓋層30照射而實(shí)現(xiàn)。這樣，通過照射紫外線，能夠除去第二覆蓋層30，從而不會對光纖型光學(xué)元件IOa IOd帶來損傷。另外，第二覆蓋層30的除去能夠使用紫外線照射裝置容易地進(jìn)行，從而在FG的制造工序中，不需要準(zhǔn)備特別的裝置。另外，由于被除去了第二覆蓋層30的包覆光纖40其表面被紫外線透光率高的第一覆蓋層20覆蓋，所以從其上方照射紫外線能夠形成光柵4a 4d。因此，在這樣的包覆光纖40中，在光柵4a 4d形成過程中，光纖型光學(xué)兀件IOa IOd不會產(chǎn)生微裂紋,從而在 光柵4a 4d形成后，光纖型光學(xué)元件IOa IOd的強(qiáng)度不會劣化。以下，對光柵4a 4d的形成方法的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。首先，在100個(gè)大氣壓、50°C的氫氣環(huán)境中保存5天，提高光纖型光學(xué)元件IOa IOd的紫外線靈敏度(氫處理工序)。然后，如圖5的(b)及圖5的(C)所示，在包覆光纖40的中途的形成光柵的部分，以脈沖狀照射紫外線激光來除去第二覆蓋層30。作為此時(shí)的紫外線照射裝置能夠使用與光柵所使用的裝置相同的裝置，除了氬離子激光的第二諧波(244nm)以外，還可以使用準(zhǔn)分子激光、Q開關(guān)YAG (釔-鋁-石榴石)激光的3次諧波等。另外，作為紫外線的波長優(yōu)選為190 400nm，作為能量密度優(yōu)選為O. 5 10. OmJ/mm2,作為脈沖數(shù)優(yōu)選為10 200Hz/10 IOOOseCo然后，從第一覆蓋層20上方向，對被除去了第二覆蓋層30的包覆光纖40照射紫外線(UV光),在光纖型光學(xué)兀件IOa IOd形成光柵4a 4d。作為長周期光柵發(fā)揮功能的長周期的光柵4a 4d，能夠使用以與要形成的光柵4a 4d的周期相同的周期形成有狹縫的散射掩膜(未圖示)來形成。另一方面，作為布拉格光柵發(fā)揮功能的短周期的光柵4a 4d，能夠使用圖5的(d)所示的相位掩膜6如圖5的(d)所示地實(shí)施。此外，圖5的(d)示出了圖5的(b)所示的包覆光纖40中的包含光柵形成部50的第二覆蓋層30的除去部分。另外，在相位掩膜6的一面以規(guī)定的周期(310nm)形成多個(gè)格子7ο為了形成作為布拉格光柵發(fā)揮功能的短周期的光柵4a(或4b 4d)，如圖5的(d)所示，從包覆光纖40的側(cè)面經(jīng)由相位掩膜6，從紫外線照射裝置(未圖示)照射氬離子激光的第二諧波(波長244nm的紫外線)。此外，關(guān)于長周期光柵的光柵4a (或4b 4d)，照射約20分鐘的波長244nm的紫外線，關(guān)于布拉格光柵的光柵4b (或4a、4c、4d),照射約10分鐘。此外，在形成布拉格光柵的情況下，紫外線通過相位掩膜6的格子7衍射，+1次衍射光和-I次衍射光發(fā)生干涉而產(chǎn)生干涉條紋。另外，產(chǎn)生該干涉條紋的部分的光纖型光學(xué)元件IOa IOd的感光層3a 3d的折射率因光折變效應(yīng)而變化。此外，作為紫外線的衍射光也可以使用2次以上的衍射光。另外，光柵4a 4d也可以是傾斜型光柵。傾斜型光柵通過其角度轉(zhuǎn)換效應(yīng)能夠強(qiáng)力地結(jié)合到輻射模。為得到傾斜型光柵，利用光折變效應(yīng)時(shí)，例如，在圖5的(d)所示的形成在相位掩膜6的一面上的周期性的格子7相對于包覆光纖40的軸向傾斜地設(shè)置的狀態(tài)下，經(jīng)由該相位掩膜6向包覆光纖40照射紫外光即可。以上的結(jié)果，能夠制造沿光纖型光學(xué)元件IOa IOd的波導(dǎo)方向形成有光柵4a 4d的FG。此時(shí)的周期為短周期的情況下成為光纖布拉格光柵，在長周期的情況下成為長周期光纖光柵。然后，作為脫氫工序，進(jìn)行約12小時(shí)的120°C的熱處理。〔6.第五實(shí)施方式〕以下，基于圖6說明本發(fā)明的又一實(shí)施方式的光纖激光器70的結(jié)構(gòu)。圖6是表不光纖激光器70的結(jié)構(gòu)的框圖。本實(shí)施方式的光纖激光器70具有作為布拉格光柵發(fā)揮功能的第二或第四實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件IOb或10d。如圖6所示，光纖激光器70具有光纖型光學(xué)元件IOb或10d、脈沖光源71、泵浦合 束器72及合計(jì)4個(gè)的LD73。脈沖光源71使例如脈沖寬度50ns、峰值功率60W、重復(fù)頻率20kHz、波長I. 06 μ m的脈沖(信號光)經(jīng)由泵浦合束器72入射到光纖型光學(xué)元件IOb或IOd的芯部I。另外，LD73使波長980nm的激發(fā)光(激光)經(jīng)由泵浦合束器72入射到光纖型光學(xué)兀件IOb或IOd的第一包層部2及感光層3b或3d。在本實(shí)施方式中，入射到芯部I的信號光和入射到第一包層部2及感光層3b或3d的激發(fā)光，經(jīng)由泵浦合束器72入射到光纖型光學(xué)元件IOb或10d。光纖型光學(xué)元件IOb或IOd采用圖2所示的雙包層構(gòu)造。由此，芯I作為對信號光進(jìn)行波導(dǎo)的波導(dǎo)路發(fā)揮功能，第一包層2及感光層3b或3d作為對激發(fā)光進(jìn)行波導(dǎo)的波導(dǎo)路(內(nèi)包層)發(fā)揮功能。第二包層5用于將激發(fā)光封入內(nèi)包層。在光纖型光學(xué)元件IOb或IOd中，光柵4b或4d形成在對激發(fā)光進(jìn)行波導(dǎo)的感光層3b或3d的與泵浦合束器72側(cè)相反的一側(cè)的端部。由此，未被鐿的激發(fā)中使用的激發(fā)殘留光(的一部分)能夠在與泵浦合束器72側(cè)相反的一側(cè)的端部反射，再用于鐿的激發(fā)。〔7.第六實(shí)施方式〕以下，基于圖7的(a)及圖7的(b)說明本發(fā)明的又一實(shí)施方式的LD模塊80的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的LD模塊80具有作為長周期光纖光柵發(fā)揮功能的第一實(shí)施方式的光纖型光學(xué)兀件IOa或10c。圖7的(a)是表示LD模塊80的結(jié)構(gòu)的框圖，圖7的(b)是表示光纖型光學(xué)元件IOa或IOc (作為透鏡光纖)的透鏡部82的構(gòu)造的一例的示意圖。如圖7的(a)所示，LD模塊80具有高功率LD81、透鏡部82、基座83、副底座84、珀耳帖元件(Peltier device) 85、金屬管嘴(ferrule) 86及激光射出口 87。高功率LD81的輸出功率為IOW左右，輸出光(激光)的波長為915nm。高功率LD81為了提高散熱特性，以結(jié)(Junction-down)的配置被固定在副底座84上。透鏡部82是將光纖型光學(xué)元件IOa或IOc的一個(gè)端面制成透鏡形狀的部分，如圖7的(b)所示，楔角Θ為約115°，透鏡徑r為約15 μπι。由此，從高功率LD81出射的激光有效地聚光在光纖型光學(xué)元件IOa或IOc的芯部I。另外，光纖型光學(xué)元件IOa或IOc在被精密調(diào)芯之后，通過YAG焊接而被固定在基座83上。在基座83的下方安裝有拍耳帖元件85 (thermoelectric cooler:TEC),能夠恒定地控制高功率LD81的溫度。此外，金屬管嘴86用于固定光纖型光學(xué)元件IOa或IOc的光出射端側(cè)，激光從激光射出口 87出射。在本實(shí)施方式的光纖型光學(xué)元件IOa或IOc中，貫穿金屬管嘴86的部分被實(shí)施金屬涂層。因此，優(yōu)選在被實(shí)施金屬涂層的區(qū)域的近前側(cè)，使包層模光向光纖型光學(xué)元件IOa或IOc的外部輻射，防止金屬涂層的過熱。因此，在本實(shí)施方式所示的例子中，感光層3a或3c中的光柵4a或4c從距離透鏡部82約為2. 5cm的位置開始沿波導(dǎo)方向在約2cm的范圍內(nèi)作為傾斜角為10度的傾斜型光柵形成。此外，光柵4a或4c的周期PL為約750nm。另外，傾斜角是指光柵方向(與引起折射率上升的面垂直的方向)和光纖型光學(xué)元件IOa或IOc的軸向所成的角。另外，本發(fā)明還能夠如下地表現(xiàn)。 S卩，本發(fā)明的光纖型光學(xué)元件中，所述感光層優(yōu)選存在于振幅向所述芯部偏在的波導(dǎo)模的光強(qiáng)度比最大強(qiáng)度的Ι/e2小的區(qū)域。另外，包層部的厚度也可以為5μπι以上。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的光纖型光學(xué)兀件中，可視為振幅向芯部偏在的波導(dǎo)模的振幅的幾乎全部，存在于光強(qiáng)度成為最大強(qiáng)度的Ι/e2的區(qū)域內(nèi)(或包層部的厚度不超過5 μ m的范圍內(nèi))，而在光強(qiáng)度比最大強(qiáng)度的Ι/e2小的區(qū)域(或包層部的厚度為5 μ m以上的范圍)中不存在芯模光的振幅，從而能夠不對芯模光帶來影響地抑制包層模光直接傳播。此外，單模的情況下，光強(qiáng)度為最大強(qiáng)度的Ι/e2的區(qū)域的直徑成為所謂的模場直徑(Mode Field Diameter ;MFD)。以上，由于芯部和感光層充分分離，所以能夠避免折射率光柵成為對芯模光的干擾。另外，本發(fā)明的光纖型光學(xué)元件也可以設(shè)置沿所述波導(dǎo)方向延伸并環(huán)繞所述感光層的周圍的其他的包層部。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒈景l(fā)明適用于具有多個(gè)包層部的光纖型光學(xué)元件。以下，在具有多個(gè)包層部的情況下，例如，從接近芯部的一方開始依次稱為第一包層部、第二包層部、...第L包層部...第N包層部(L、N是自然數(shù)；L<N)。此時(shí)，感光層也可以接近從第一包層部 第N包層部中選擇的一個(gè)包層部的外周側(cè)地設(shè)置。例如，在有選擇地使第L包層部的包層模光結(jié)合到其他模(包括輻射模)或反射的情況下，感光層接近第L包層部的外周側(cè)地設(shè)置即可。另外，本發(fā)明的光纖型光學(xué)元件中，所述折射率光柵也可以是使規(guī)定波長的波導(dǎo)模結(jié)合到輻射模的長周期光柵，也可以是反射規(guī)定波長的波導(dǎo)模的布拉格光柵。若折射率光柵是長周期光纖光柵(以下稱為長周期光柵)，則能夠使規(guī)定波長的波導(dǎo)模結(jié)合到福射模。另外，若是短周期光纖光柵或光纖布拉格光柵(以下稱為布拉格光柵)，則能夠反射規(guī)定波長的波導(dǎo)模。另外,本發(fā)明的光纖型光學(xué)兀件中，所述布拉格光柵也可以是傾斜型的光柵。傾斜型的光柵能夠通過其角度轉(zhuǎn)換效應(yīng)，使規(guī)定波長的波導(dǎo)模強(qiáng)力地結(jié)合到輻射模。另外，本發(fā)明的激光二極管模塊也可以是具有所述光纖型光學(xué)元件中的任意一個(gè)的激光二極管模塊。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，例如，將折射率光柵形成在波導(dǎo)方向的所期望的位置，并設(shè)為長周期光柵，由此，能夠在所期望的位置使包層部中的不要的光或剩余的光結(jié)合到輻射模，從而得到能夠防止覆蓋光纖型光學(xué)元件的覆蓋部或金屬涂層部成為高溫狀態(tài)并損壞等的效果。另外，本發(fā)明的光纖激光器也可以是具有所述光纖型光學(xué)元件中的任意一個(gè)的光纖激光器。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，例如，通過將折射率光柵設(shè)為布拉格光柵，能夠?qū)⒉荒軐π灸９獾姆糯笞鞒鲐暙I(xiàn)的激光的一部分在所期望的位置反射，得到能夠?qū)π灸９獾姆糯笤俅巫鞒鲐暙I(xiàn)等的效果。
〔附記〕本發(fā)明不限于上述各實(shí)施方式，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更，關(guān)于適當(dāng)組合不同的實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段而得到的實(shí)施方式也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明能夠被用于光纖激光器或LD模塊等所使用的光纖型光學(xué)元件。尤其，能夠良好地用于要求振幅向芯部偏在的波導(dǎo)模的損失低的光纖型光學(xué)元件、光纖激光器及LD模塊等。附圖標(biāo)記的說明I 芯部2第一包層部(包層部)3a、3b、3c、3d 感光層4a、4b、4c、4d光柵(折射率光柵、長周期光柵、布拉格光柵)5第二包層部(其他包層部)6相位掩膜7 格子10a、10b、10c、IOd光纖型光學(xué)元件20第一覆蓋層30第二覆蓋層40包覆光纖50光柵形成部70光纖激光器71脈沖光源72泵浦合束器73LD80LD模塊(激光二極管模塊)81 高功率 LD82透鏡部
83 基座84副底座85珀耳帖元件86金屬管嘴87激光射出口dl 芯徑d2第一包層徑d3感光層外徑d4第二包層徑 LI、LI’包層模光L2輻射模L2^反射光n、nl n4折射率PL, PS 周期
權(quán)利要求
1.一種光纖型光學(xué)元件，其特征在于，具有 沿入射的光的波導(dǎo)方向延伸的芯部； 感光層，該感光層是沿所述波導(dǎo)方向延伸并環(huán)繞所述芯部的周圍的感光層，在規(guī)定波長的紫外線的照射下形成折射率光柵， 在所述芯部和所述感光層之間設(shè)置有包層部，該包層部為折射率比芯部低、且在所述規(guī)定波長的紫外線的照射下折射率變化的光敏性比所述感光層低的包層部。
2.如權(quán)利要求I所述的光纖型光學(xué)元件，其特征在于，所述感光層存在于振幅向所述芯部偏在的波導(dǎo)模的光強(qiáng)度比最大強(qiáng)度的1/e2小的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求I或2所述的光纖型光學(xué)元件，其特征在于，設(shè)置有沿所述波導(dǎo)方向延伸并環(huán)繞所述感光層的周圍的其他包層部。
4.如權(quán)利要求r3中任一項(xiàng)所述的光纖型光學(xué)元件，其特征在于，所述折射率光柵是將規(guī)定波長的波導(dǎo)模結(jié)合于輻射模的長周期光柵。
5.如權(quán)利要求r3中任一項(xiàng)所述的光纖型光學(xué)元件，其特征在于，所述折射率光柵是反射規(guī)定波長的波導(dǎo)模的布拉格光柵。
6.如權(quán)利要求5所述的光纖型光學(xué)兀件,其特征在于,所述布拉格光柵是傾斜型的光柵。
7.如權(quán)利要求1飛中任一項(xiàng)所述的光纖型光學(xué)元件，其特征在于，所述包層部的厚度為5 u m以上。
8.一種激光二極管模塊，其特征在于，具有權(quán)利要求廣7中任一項(xiàng)所述的光纖型光學(xué)元件。
9.一種光纖激光器，其特征在于，具有權(quán)利要求r7中任一項(xiàng)所述的光纖型光學(xué)元件。
全文摘要
具有沿入射的光的波導(dǎo)方向延伸的芯部(1)；感光層(3a)，沿波導(dǎo)方向延伸并環(huán)繞芯部(1)的周圍，通過規(guī)定波長的紫外線的照射而形成光柵(4a)，在芯部(1)和感光層(3a)之間，設(shè)置有折射率比芯部(1)低、且通過規(guī)定波長的紫外線的照射使折射率變化的光敏性比感光層(3a)低的第一包層部(2)。
文檔編號H01S3/06GK102804006SQ20118001475
公開日2012年11月28日 申請日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者阪本真一 申請人:株式會社藤倉