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JP5684776B2 - Optical power monitoring device, manufacturing method, and optical power monitoring method - Google Patents

Optical power monitoring device, manufacturing method, and optical power monitoring method Download PDF

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JP5684776B2 JP2012273988A JP2012273988A JP5684776B2 JP 5684776 B2 JP5684776 B2 JP 5684776B2 JP 2012273988 A JP2012273988 A JP 2012273988A JP 2012273988 A JP2012273988 A JP 2012273988A JP 5684776 B2 JP5684776 B2 JP 5684776B2
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Description

本発明は、光ファイバを伝播する光のパワーをモニタする光パワーモニタ装置及び光パワーモニタ方法に関する。また、そのような光パワーモニタ装置を製造する製造方法に関する。   The present invention relates to an optical power monitoring device and an optical power monitoring method for monitoring the power of light propagating through an optical fiber. The present invention also relates to a manufacturing method for manufacturing such an optical power monitor device.

通信や加工などに用いるレーザ光を伝送する伝送媒体として、光ファイバが広く用いられている。また、光ファイバから出力される出力光のパワーをモニタするために、光パワーモニタ装置が用いられている。光パワーモニタ装置により検出された出力光のパワーは、例えば、光ファイバに入射させる光の強度を調整したり、光ファイバにおいて生じた障害を検出したりするために利用される。   An optical fiber is widely used as a transmission medium for transmitting laser light used for communication and processing. Also, an optical power monitor device is used to monitor the power of output light output from the optical fiber. The power of the output light detected by the optical power monitor device is used, for example, to adjust the intensity of light incident on the optical fiber or to detect a failure occurring in the optical fiber.

光パワーモニタ装置の典型的な構成として、(1)光ファイバの出射端面から出力された出力光の一部を取り出し、そのパワーを受光素子により測定する構成と、(2)光ファイバの側面から漏れ出した漏光のパワーを受光素子により測定する構成とが挙げられる。加工用のファイバレーザなど、光ファイバの出力端面付近に受光素子等の構成を付加するのが困難な場合には、後者の構成が採用されることになる。通常、光ファイバの側面から漏れ出す漏光のパワーは、光ファイバの出射端面から出力される出力光のパワーに比例する。このため、後者の構成であっても、受光素子から出力される光電流の大きさから、出力光のパワーを算定することが可能である。   As a typical configuration of the optical power monitoring device, (1) a configuration in which a part of output light output from the output end face of the optical fiber is taken out and its power is measured by a light receiving element, and (2) from the side surface of the optical fiber A configuration in which the power of leaked light is measured by a light receiving element. When it is difficult to add a configuration such as a light receiving element near the output end face of an optical fiber, such as a processing fiber laser, the latter configuration is adopted. Usually, the power of leakage light leaking from the side surface of the optical fiber is proportional to the power of output light output from the output end surface of the optical fiber. For this reason, even in the latter configuration, it is possible to calculate the power of the output light from the magnitude of the photocurrent output from the light receiving element.

後者の構成を開示した先行技術文献としては、例えば、特許文献1が挙げられる。特許文献1には、融着点の近傍において光ファイバから漏れ出した漏光のパワーを、この融着接続点の近傍に配置された受光素子で測定する構成が開示されている。   As a prior art document disclosing the latter configuration, for example, Patent Document 1 is cited. Patent Document 1 discloses a configuration in which the power of light leaked from an optical fiber in the vicinity of a fusion point is measured by a light receiving element disposed in the vicinity of the fusion connection point.

特開平10−224304号公報(1998年8月21日公開)Japanese Patent Laid-Open No. 10-224304 (released on August 21, 1998)

特許文献1に記載の構成を採用した場合、光ファイバの融着点から漏れ出した漏光による加熱、あるいは、環境温度の変化によって、受光素子の温度が変動する。このため、受光素子に入射する光の強度が一定であっても、受光素子から出力される光電流の大きさが変動する。例えば、受光素子の感度が負の温度特性を有している場合、受光素子に入射する光の強度が一定であっても、受光素子の温度が上昇すると受光素子から出力される光電流の大きさが小さくなり、受光素子の温度が低下すると受光素子から出力される光電流の大きさが大きくなる。   When the configuration described in Patent Document 1 is adopted, the temperature of the light receiving element varies due to heating due to leakage light leaking from the fusion point of the optical fiber or a change in environmental temperature. For this reason, even if the intensity of light incident on the light receiving element is constant, the magnitude of the photocurrent output from the light receiving element varies. For example, if the sensitivity of the light receiving element has a negative temperature characteristic, the magnitude of the photocurrent output from the light receiving element when the temperature of the light receiving element rises even if the intensity of light incident on the light receiving element is constant When the temperature of the light receiving element decreases, the magnitude of the photocurrent output from the light receiving element increases.

このように、受光素子に入射する光の強度が一定であるにも関わらず、受光素子から出力される光電流の大きさが変動すると、受光素子から出力される光電流の大きさから光ファイバを伝播する光の強度を精度良く特定することが困難になる。特に、ファイバレーザの出力が高出力になるほど、このような問題は深刻になる。   As described above, when the magnitude of the photocurrent output from the light receiving element fluctuates even though the intensity of the light incident on the light receiving element is constant, the optical fiber is calculated from the magnitude of the photocurrent output from the light receiving element. It is difficult to accurately specify the intensity of light propagating through the light. In particular, this problem becomes more serious as the output of the fiber laser becomes higher.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、受光素子の温度が変化しても光ファイバを伝播する光のパワーを精度良く特定することが可能な光パワーモニタ装置を実現することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical power monitoring device capable of accurately identifying the power of light propagating through an optical fiber even if the temperature of the light receiving element changes. Is to realize.

上記の課題を解決するために、本発明に係る光パワーモニタ装置は、融着点を含む光ファイバの一区間が埋設された樹脂であって、屈折率が負の温度特性を有し、且つ、屈折率が上記光ファイバのクラッドの屈折率以上である樹脂と、上記融着点において上記光ファイバから上記樹脂に漏出した漏光を検出する受光素子であって、負の温度特性を有する受光素子と、を備えており、上記受光素子は、上記光ファイバの光軸と平行にz軸を取り、上記融着点のz座標を0、上記受光素子の受光面の中心点のz座標をz1(z1>0)、上記樹脂の温度が予め定められた温度範囲の上限値と一致するときに上記受光素子の受光面の中心点を通り上記z軸に平行な直線上において上記漏光の強度分布のピークが形成される点のz座標をz0(z0>0)として、条件z1>z0を満たすように配置されている、ことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an optical power monitoring device according to the present invention is a resin in which a section of an optical fiber including a fusion point is embedded, and has a temperature characteristic with a negative refractive index, and A light receiving element for detecting leakage of light leaking from the optical fiber to the resin at the fusion point, wherein the light receiving element has a negative temperature characteristic. The light receiving element has a z axis parallel to the optical axis of the optical fiber, the z coordinate of the fusion point is 0, and the z coordinate of the center point of the light receiving surface of the light receiving element is z1. (Z1> 0), the intensity distribution of the light leakage on a straight line passing through the center point of the light receiving surface of the light receiving element and parallel to the z axis when the temperature of the resin coincides with an upper limit value of a predetermined temperature range The z coordinate of the point where the peak of is formed is z0 (z0> ) As are arranged so as to satisfy the condition z1> z0, it is characterized.

また、上記の課題を解決するために、本発明に係る製造方法は、融着点を含む光ファイバの一区間が埋設された樹脂であって、屈折率が負の温度特性を有し、且つ、屈折率が上記光ファイバのクラッドの屈折率以上である樹脂に、上記融着点において上記光ファイバから漏出した漏光を、負の温度特性を有する受光素子を用いて検出する光パワーモニタ装置の製造方法において、上記光ファイバの光軸と平行にz軸を取り、上記融着点のz座標を0、上記受光素子の受光面の中心点のz座標をz1(z1>0)、上記樹脂の温度が予め定められた温度範囲の上限値と一致するときに、上記受光素子の受光面の中心点を通り上記z軸に平行な直線上において上記漏光の強度分布のピークが形成される点のz座標をz0(z0>0)として、条件z1>z0を満たすように上記受光素子を配置する配置工程を含んでいる、ことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a manufacturing method according to the present invention is a resin in which a section of an optical fiber including a fusion point is embedded, and has a temperature characteristic with a negative refractive index, and An optical power monitoring device that detects light leaking from the optical fiber at the fusion point using a light receiving element having a negative temperature characteristic in a resin having a refractive index equal to or higher than the refractive index of the cladding of the optical fiber. In the manufacturing method, the z-axis is parallel to the optical axis of the optical fiber, the z-coordinate of the fusion point is 0, the z-coordinate of the center point of the light receiving surface of the light receiving element is z1 (z1> 0), and the resin The peak of the intensity distribution of the light leakage is formed on a straight line passing through the center point of the light receiving surface of the light receiving element and parallel to the z axis when the temperature coincides with the upper limit value of the predetermined temperature range. Assuming that the z coordinate of is z0 (z0> 0), the condition 1> z0 includes disposing step of disposing the light-receiving element so as to satisfy the, characterized in that.

上記の光パワーモニタ装置によれば、上記樹脂の温度が上昇すると、上記強度分布のピークが形成される点が上記受光素子に近づき、上記受光素子に入射する漏光の強度が増す。このため、温度上昇に伴う上記受光素子の感度の低下が補償される。また、上記樹脂の温度が低下すると、上記強度分布のピークが形成される点が上記受光素子から遠ざかり、上記受光素子に入射する漏光の強度が減る。このため、温度低下に伴う上記受光素子の感度の上昇が補償される。したがって、受光素子の温度が変化しても上記光ファイバを伝播する光のパワーを精度良く特定することが可能になる。また、上記の製造方法により製造された光パワーモニタ装置も、同様の効果を奏する。   According to the optical power monitoring device, when the temperature of the resin rises, the point at which the intensity distribution peak is formed approaches the light receiving element, and the intensity of light leakage incident on the light receiving element increases. For this reason, a decrease in sensitivity of the light receiving element due to a temperature rise is compensated. Further, when the temperature of the resin is lowered, the point where the peak of the intensity distribution is formed moves away from the light receiving element, and the intensity of light leakage incident on the light receiving element is reduced. For this reason, an increase in sensitivity of the light receiving element due to a temperature decrease is compensated. Therefore, even if the temperature of the light receiving element changes, the power of light propagating through the optical fiber can be specified with high accuracy. The optical power monitor device manufactured by the above manufacturing method also has the same effect.

本発明に係る光パワーモニタ装置において、上記受光素子は、上記樹脂の屈折率が上記光ファイバのクラッドの屈折率と一致するときに上記直線上において上記漏光の強度分布のピークが形成される点のz座標をz’(z’>z0)として、条件z1>z’を満たすように配置されている、ことが好ましい。   In the optical power monitoring device according to the present invention, the light receiving element has a peak of the intensity distribution of the light leakage on the straight line when the refractive index of the resin matches the refractive index of the cladding of the optical fiber. It is preferable that the z coordinate of is set to satisfy the condition z1> z ′ where z ′ (z ′> z0).

上記の構成によれば、上記樹脂の温度が予め定められた温度範囲の上限値と一致するときに得られる上記強度分布のピークを特定することなく、上記受光素子の配置を定めることができる。   According to said structure, arrangement | positioning of the said light receiving element can be defined, without specifying the peak of the said intensity distribution obtained when the temperature of the said resin corresponds with the upper limit of the predetermined temperature range.

本発明に係る光パワーモニタ装置においては、上記樹脂と上記受光素子との間に介在する散乱体であって、上記漏光の伝播方向をランダム化する散乱体を更に備えている、ことが好ましい。   In the optical power monitoring device according to the present invention, it is preferable that the optical power monitoring device further includes a scatterer interposed between the resin and the light receiving element and randomizing a propagation direction of the light leakage.

上記の構成によれば、上記融着点と上記受光素子との相対位置に位置ズレが生じた場合であっても、上記光ファイバを伝播する光のパワーを精度良く特定することが可能になる。   According to the above configuration, it is possible to accurately specify the power of light propagating through the optical fiber even when a positional deviation occurs in the relative position between the fusion point and the light receiving element. .

本発明に係る光パワーモニタ装置において、上記散乱体は、結晶化ガラスにより構成されている、ことが好ましい。   In the optical power monitor device according to the present invention, the scatterer is preferably made of crystallized glass.

上記の構成によれば、上記融着点と上記受光素子との相対位置に位置ズレが生じた場合であっても、上記光ファイバを伝播する光のパワーを更に精度良く特定することが可能になる。   According to the above configuration, it is possible to specify the power of light propagating through the optical fiber with higher accuracy even when there is a positional shift in the relative position between the fusion point and the light receiving element. Become.

上記の課題を解決するために、本発明に係る光パワーモニタ方法は、融着点を含む光ファイバの一区間が埋設された、屈折率が上記光ファイバのクラッドの屈折率以上である樹脂に、上記融着点において上記光ファイバから漏出した漏光を、負の温度特性を有する受光素子を用いて検出する検出工程を含んでおり、上記検出工程を実施する際の上記樹脂の温度は、上記光ファイバの光軸と平行にz軸を取り、上記融着点のz座標を0、上記受光素子の受光面の中心点のz座標をz1(z1>0)、上記受光素子の受光面の中心点を通り上記z軸に平行な直線上において上記漏光の強度分布のピークが形成される点のz座標をz(z>0)として、条件z1>zを満たす温度範囲内にある、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical power monitoring method according to the present invention is applied to a resin in which a section of an optical fiber including a fusion point is embedded and whose refractive index is equal to or higher than the refractive index of the cladding of the optical fiber. A detection step of detecting light leaking from the optical fiber at the fusion point using a light receiving element having a negative temperature characteristic, and the temperature of the resin when performing the detection step is Taking the z axis parallel to the optical axis of the optical fiber, the z coordinate of the fusion point is 0, the z coordinate of the center point of the light receiving surface of the light receiving element is z1 (z1> 0), and the light receiving surface of the light receiving element is The z coordinate of the point where the peak of the intensity distribution of the light leakage is formed on a straight line passing through the center point and parallel to the z axis is z T (z T > 0), and within a temperature range satisfying the condition z1> z T. It is characterized by that.

上記の構成によれば、上記の光パワーモニタ方法と同様の効果を奏する。   According to said structure, there exists an effect similar to said optical power monitoring method.

本発明によれば、受光素子の温度が変化しても光ファイバを伝播する光のパワーを精度良く特定することが可能な光パワーモニタ装置が実現される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if the temperature of a light receiving element changes, the optical power monitor apparatus which can pinpoint the power of the light which propagates an optical fiber accurately is implement | achieved.

本発明の第1の実施形態に係る光パワーモニタ装置の側断面図(同図左上)及び横断面図(同図右上)を、漏光の強度分布のグラフ(同図左下)と共に示したものである。1 is a side sectional view (upper left in the figure) and a transverse sectional view (upper right in the figure) of an optical power monitoring device according to a first embodiment of the present invention, together with a graph of intensity distribution of light leakage (lower left in the figure). is there. 本発明の第1の実施形態に係る光パワーモニタ装置における樹脂の屈折率n2(T)がn2(T)=n1である場合に得られる強度分布のグラフと、樹脂の温度TがTmin≦T≦Tmaxである場合に得られる強度分布のグラフとを、光パワーモニタ装置の断面図と共に示したものである。The graph of the intensity distribution obtained when the refractive index n2 (T) of the resin in the optical power monitoring apparatus according to the first embodiment of the present invention is n2 (T) = n1, and the temperature T of the resin is Tmin ≦ T A graph of intensity distribution obtained when ≦ Tmax is shown together with a cross-sectional view of the optical power monitor device. 本発明の第1の実施形態に係る光パワーモニタ装置における樹脂の温度TがT=T1である場合に得られる強度分布のグラフと、樹脂の温度TがT=T2である場合に得られる強度分布のグラフとを、光パワーモニタ装置の断面図と共に示したものである。In the optical power monitoring apparatus according to the first embodiment of the present invention, a graph of an intensity distribution obtained when the resin temperature T is T = T1, and an intensity obtained when the resin temperature T is T = T2. The graph of distribution is shown with sectional drawing of an optical power monitor apparatus. 本発明の第2の実施形態に係る光パワーモニタ装置の側断面図(同図左上)及び横断面図(同図右上)を、漏光の強度分布のグラフ(同図左下)と共に示したものである。The side sectional view (upper left of the figure) and the transverse sectional view (upper right of the figure) of the optical power monitoring device according to the second embodiment of the present invention are shown together with the graph of the intensity distribution of the leaked light (lower left of the figure). is there. 単体の受光素子の受光パワーの温度依存性(点線)と、本実施例に係る光パワーモニタ装置に搭載された受光素子の受光パワーの温度依存性(実線)とを示すグラフである。It is a graph which shows the temperature dependence (dotted line) of the light reception power of a single light reception element, and the temperature dependence (solid line) of the light reception power of the light reception element mounted in the optical power monitor apparatus which concerns on a present Example.

本発明に係る光パワーモニタ装置の幾つかの実施形態について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、以下に説明する光パワーモニタ装置は、例えば、ファイバレーザ装置を構成する光ファイバに挿入され、該ファイバレーザの出力を特定するために利用される。ただし、本発明に係る光パワーモニタ装置の用途は、これに限定されるものではない。   Several embodiments of the optical power monitoring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that an optical power monitoring device described below is inserted into an optical fiber constituting a fiber laser device, for example, and is used for specifying the output of the fiber laser. However, the use of the optical power monitoring apparatus according to the present invention is not limited to this.

〔第1の実施形態〕
(光パワーモニタ装置の構成)
本発明の第1の実施形態に係る光パワーモニタ装置の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る光パワーモニタ装置1の側断面図(同図左上)及び横断面図(同図右上)を、後述する漏光の強度分布ITmax(z)のグラフ(同図左下)と共に示したものである。
[First Embodiment]
(Configuration of optical power monitor device)
The configuration of the optical power monitoring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a side cross-sectional view (upper left of the figure) and a horizontal cross-sectional view (upper right of the figure) of an optical power monitoring apparatus 1 according to the present embodiment, and a graph of the intensity distribution I Tmax (z) of light leakage described later. It is shown together with (lower left).

光パワーモニタ装置1は、光ファイバFを伝播する光の強度(パワー)をモニタするための装置であり、図1に示すように、融着点Aを含む光ファイバFの一区間が埋設された樹脂11と、光ファイバFから樹脂11へと漏出した漏光の強度を検出する受光素子12とを備えている。   The optical power monitor device 1 is a device for monitoring the intensity (power) of light propagating through the optical fiber F. As shown in FIG. 1, a section of the optical fiber F including the fusion point A is embedded. And a light receiving element 12 for detecting the intensity of light leaking from the optical fiber F to the resin 11.

光ファイバFは、少なくとも2本の光ファイバを融着接続することにより得られたものであり、少なくとも1つの融着点Aを含む。光ファイバFは、光軸Lがz軸と平行になるように、且つ、融着点Aのz座標が0となるように配置されているものとする。また、光ファイバFにおける光の伝播方向は、z軸正方向と一致するものとする。   The optical fiber F is obtained by fusion-connecting at least two optical fibers, and includes at least one fusion point A. The optical fiber F is arranged so that the optical axis L is parallel to the z axis and the z coordinate of the fusion point A is 0. The propagation direction of light in the optical fiber F is assumed to coincide with the positive z-axis direction.

光パワーモニタ装置1において、樹脂11は、直方体状に成形されており、受光素子12は、その受光面が樹脂11の側面に当接するように配置されている。光ファイバFのコアから漏れ出した漏光は、厚みr1のクラッド、及び、厚みr2の樹脂11を透過した後、受光素子12の受光面に入射する。   In the optical power monitor device 1, the resin 11 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and the light receiving element 12 is disposed so that the light receiving surface thereof is in contact with the side surface of the resin 11. The light leaked from the core of the optical fiber F passes through the clad having the thickness r1 and the resin 11 having the thickness r2, and then enters the light receiving surface of the light receiving element 12.

樹脂11としては、その屈折率n2が下記の条件A1及びA2を充足するものを用いる。なお、下記の条件A1及びA2において、n1は、光ファイバFのクラッドの屈折率(温度領域〔Tmin,Tmax〕において略一定)を表す。屈折率n2が波長分散を有する場合には、光ファイバFを伝播する光の波長に対する屈折率n2が下記の条件A1及びA2を充足するものとする。   As the resin 11, a resin whose refractive index n2 satisfies the following conditions A1 and A2 is used. In the following conditions A1 and A2, n1 represents the refractive index of the clad of the optical fiber F (substantially constant in the temperature region [Tmin, Tmax]). When the refractive index n2 has chromatic dispersion, the refractive index n2 with respect to the wavelength of the light propagating through the optical fiber F satisfies the following conditions A1 and A2.

条件A1:予め定められた温度領域〔Tmin,Tmax〕において、光ファイバFのクラッドの屈折率n1以上である。すなわち、Tmin≦T≦Tmaxを満たす任意の温度Tに対して、n1≦n2(T)が成り立つ。ここで、n2(T)は、温度Tにおける樹脂11の屈折率である。   Condition A1: The refractive index of the clad of the optical fiber F is not less than n1 in a predetermined temperature region [Tmin, Tmax]. That is, n1 ≦ n2 (T) holds for an arbitrary temperature T that satisfies Tmin ≦ T ≦ Tmax. Here, n2 (T) is the refractive index of the resin 11 at the temperature T.

条件A2:温度領域〔Tmin,Tmax〕において、負の温度特性を有する。すなわち、Tmin≦T1<T2≦Tmaxを満たす任意の温度T1,T2に対して、n2(T1)>n2(T2)が成り立つ。   Condition A2: It has a negative temperature characteristic in the temperature region [Tmin, Tmax]. That is, n2 (T1)> n2 (T2) holds for any temperature T1, T2 that satisfies Tmin ≦ T1 <T2 ≦ Tmax.

なお、温度領域〔Tmin,Tmax〕は、例えば、樹脂11が所定の物理的/光学的性質を発揮することが保証された温度領域(オペレーション温度と呼ばれることもある)として、スペックシート等に記載される温度領域である。また、条件A2を満たす樹脂11の屈折率n2の温度依存性は、例えば、n2(T)=n2(0)−α×Tにより線形近似することができる。ここで、n2(0)は、T=0Kにおける樹脂11の屈折率であり、αは、正の定数である。   The temperature region [Tmin, Tmax] is described in the spec sheet or the like, for example, as a temperature region in which the resin 11 is guaranteed to exhibit predetermined physical / optical properties (sometimes referred to as operation temperature). This is the temperature range. Further, the temperature dependence of the refractive index n2 of the resin 11 satisfying the condition A2 can be linearly approximated by, for example, n2 (T) = n2 (0) −α × T. Here, n2 (0) is the refractive index of the resin 11 at T = 0K, and α is a positive constant.

受光素子12としては、その屈折率n3が温度領域〔Tmin,Tmax〕において略一定であり、その感度Sが下記の条件B1を充足するPD(Photo Diode)を用いる。感度Sが波長分散を有する場合には、光ファイバFを伝播する光の波長に対する感度Sが下記の条件B1を充足するものとする。   As the light receiving element 12, a PD (Photo Diode) whose refractive index n3 is substantially constant in the temperature region [Tmin, Tmax] and whose sensitivity S satisfies the following condition B1 is used. When the sensitivity S has chromatic dispersion, the sensitivity S with respect to the wavelength of light propagating through the optical fiber F satisfies the following condition B1.

条件B1:温度領域〔Tmin,Tmax〕において、負の温度特性を有する。すなわち、Tmin≦T1<T2≦Tmaxを満たす任意の温度T1,T2に対して、S(T1)>S(T2)が成り立つ。ここで、S(T)は、温度Tにおける受光素子12の感度を表す。   Condition B1: It has a negative temperature characteristic in the temperature region [Tmin, Tmax]. That is, S (T1)> S (T2) holds for any temperature T1, T2 that satisfies Tmin ≦ T1 <T2 ≦ Tmax. Here, S (T) represents the sensitivity of the light receiving element 12 at the temperature T.

光パワーモニタ装置1は、以下のように動作する。まず、光ファイバFのコアを伝播する光の一部が、融着点Aにおいてコアからクラッドへと漏出する。次に、融着点Aにおいてコアからクラッドへと漏出した漏光の一部が、光ファイバF(のクラッド)から樹脂11へと漏出する。そして、光ファイバFから樹脂11へと漏出した光の一部が、受光素子12に入射する。受光素子12は、入射した光の強度に比例した大きさの光電流を出力する。光ファイバFのコアを伝播する光の強度は、受光素子12により出力された光電流の大きさから算定される。   The optical power monitor device 1 operates as follows. First, a part of the light propagating through the core of the optical fiber F leaks from the core to the cladding at the fusion point A. Next, a part of the leakage light leaked from the core to the clad at the fusion point A leaks from the optical fiber F (cladding) to the resin 11. A part of the light leaked from the optical fiber F to the resin 11 enters the light receiving element 12. The light receiving element 12 outputs a photocurrent having a magnitude proportional to the intensity of incident light. The intensity of light propagating through the core of the optical fiber F is calculated from the magnitude of the photocurrent output from the light receiving element 12.

融着点Aにおいて光ファイバFのコアから漏れ出した漏光は、受光素子12の受光面の中心点Bを通り、光ファイバFの光軸Lに平行な直線M上において、単一のピークを有する強度分布I(z)を示す。漏光の強度分布I(z)は、樹脂11の温度Tに依存するが、その単峰性(単一のピークを有するという性質)は、樹脂11の温度Tに依らず保たれる。 The light leaked from the core of the optical fiber F at the fusion point A passes through the center point B of the light receiving surface of the light receiving element 12 and has a single peak on the straight line M parallel to the optical axis L of the optical fiber F. The intensity distribution I T (z) is shown. The intensity distribution I T (z) of the light leakage depends on the temperature T of the resin 11, but its unimodality (the property of having a single peak) is maintained regardless of the temperature T of the resin 11.

光パワーモニタ装置1の特徴は、樹脂11の温度TがT=Tmaxのときに得られる強度分布ITmax(z)に基づき、受光素子12の配置が定められている点にある。より具体的に言うと、下記の条件B2を充足するように、受光素子12の配置が定められている点にある。 The optical power monitor device 1 is characterized in that the arrangement of the light receiving elements 12 is determined based on the intensity distribution I Tmax (z) obtained when the temperature T of the resin 11 is T = Tmax. More specifically, the arrangement of the light receiving elements 12 is determined so as to satisfy the following condition B2.

条件B2:強度分布ITmax(z)のピークが形成される点CTmaxのz座標をz0、受光素子12の受光面の中心点Bのz座標をz1としたときに、z1>z0が成り立つ。 Condition B2: When the z coordinate of the point C Tmax where the peak of the intensity distribution I Tmax (z) is formed is z0 and the z coordinate of the center point B of the light receiving surface of the light receiving element 12 is z1, z1> z0 is established. .

上記の条件B2を充足するように受光素子12の配置を定めることによる効果については、参照する図面を代えて後述する。   The effect of determining the arrangement of the light receiving elements 12 so as to satisfy the condition B2 will be described later with reference to another drawing.

(強度分布I(z)のピークが形成される点)
強度分布I(z)のピークが形成される点Cに関して、図2を参照して補足する。図2は、樹脂11の屈折率n2(T)がn2(T)=n1である場合に得られる強度分布I’(z)のグラフと、樹脂11の温度TがTmin≦T≦Tmaxである場合に得られる強度分布I(z)のグラフとを、光パワーモニタ装置1の断面図と共に示したものである。
(Point where peak of intensity distribution I T (z) is formed)
The point C T at which the peak of the intensity distribution I T (z) is formed will be supplemented with reference to FIG. FIG. 2 shows a graph of the intensity distribution I ′ (z) obtained when the refractive index n2 (T) of the resin 11 is n2 (T) = n1, and the temperature T of the resin 11 is Tmin ≦ T ≦ Tmax. The graph of intensity distribution I T (z) obtained in this case is shown together with the cross-sectional view of the optical power monitor device 1.

樹脂11の屈折率n2(T)が光ファイバFのクラッドの屈折率n1と一致する場合、融着点Aにおいて光ファイバFのコアから漏れ出した漏光は、受光素子12の受光面の中心点Bを通りz軸に平行な直線M上において、下記の式(1)により与えられる強度分布I’(z)を示す。強度分布I’(z)のピークが形成される点C’のz座標z’は、下記の式(1)を用いて導出することができる。   When the refractive index n2 (T) of the resin 11 matches the refractive index n1 of the clad of the optical fiber F, the leakage light leaked from the core of the optical fiber F at the fusion point A is the center point of the light receiving surface of the light receiving element 12 An intensity distribution I ′ (z) given by the following formula (1) is shown on a straight line M passing through B and parallel to the z-axis. The z coordinate z ′ of the point C ′ at which the peak of the intensity distribution I ′ (z) is formed can be derived using the following equation (1).

Figure 0005684776
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ここで、Pは、融着点Aにおいて光ファイバFのコアから漏れ出した漏光の総パワーであり、NAは、光ファイバFの開口数である。また、T12は、クラッド−樹脂間の透過率であり、その値は、光ファイバFのクラッドの屈折理n1と樹脂11の屈折率n2(T)とからフレネルの式により定めることができる。また、T23は、樹脂−受光素子間の透過率であり、その値は、樹脂11の屈折率n2(T)と受光素子12の屈折率n3とからフレネルの式により定めることができる。   Here, P is the total power of leakage light leaking from the core of the optical fiber F at the fusion point A, and NA is the numerical aperture of the optical fiber F. T12 is the transmittance between the clad and the resin, and the value can be determined by Fresnel's formula from the refractive index n1 of the clad of the optical fiber F and the refractive index n2 (T) of the resin 11. T23 is the transmittance between the resin and the light receiving element, and the value can be determined from the refractive index n2 (T) of the resin 11 and the refractive index n3 of the light receiving element 12 by the Fresnel equation.

温度TがTmin≦T≦Tmaxである場合、樹脂11の屈折率n2(T)は、光ファイバFのクラッドの屈折率n1よりも高い(条件A1)。したがって、融着点Aにおいて光ファイバFのコアから漏れ出した漏光は、クラッド−樹脂間の境界面において屈折する。このため、強度分布I(z)のピークが形成される点Cのz座標zは、強度分布I’(z)のピークが形成される点C’のz座標z’よりも小さくなる。強度分布I(z)のピークが形成される点Cのz座標zは、下記の式(2)〜(4)を用いて導出することが可能である。θ及びφの定義については、図2を参照されたい。 When the temperature T is Tmin ≦ T ≦ Tmax, the refractive index n2 (T) of the resin 11 is higher than the refractive index n1 of the clad of the optical fiber F (condition A1). Therefore, the leakage light leaked from the core of the optical fiber F at the fusion point A is refracted at the interface between the cladding and the resin. For this reason, the z coordinate z T of the point C T at which the peak of the intensity distribution I T (z) is formed is smaller than the z coordinate z ′ of the point C ′ at which the peak of the intensity distribution I ′ (z) is formed. Become. Z-coordinate z T of the point C T peak of the intensity distribution I T (z) is formed, it can be derived using equation (2) to (4) below. See FIG. 2 for definitions of θ and φ.

Figure 0005684776
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Figure 0005684776
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Figure 0005684776
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(条件B2を充足するように受光素子の配置を定めることによる効果)
次に、上述した条件B2を充足するように受光素子12の配置を定めたことによる効果について、図3を参照して説明する。図3は、樹脂11の温度TがT=T1である場合に得られる強度分布IT1(z)のグラフと、樹脂11の温度TがT=T2である場合に得られる強度分布IT2(z)のグラフとを、光パワーモニタ装置1の断面図と共に示したものである。なお、T1及びT2は、Tmin≦T1<T2≦Tmaxを満たす任意の温度である。
(Effect by determining the arrangement of the light receiving elements so as to satisfy the condition B2)
Next, the effect obtained by determining the arrangement of the light receiving elements 12 so as to satisfy the above-described condition B2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a graph of the intensity distribution I T1 (z) obtained when the temperature T of the resin 11 is T = T1, and the intensity distribution I T2 (when the temperature T of the resin 11 is T = T2. The graph of z) is shown together with a cross-sectional view of the optical power monitor device 1. T1 and T2 are arbitrary temperatures that satisfy Tmin ≦ T1 <T2 ≦ Tmax.

強度分布IT1(z)のピークが形成される点CT1のz座標zT1と、強度分布IT2(z)のピークが形成される点CT2のz座標zT2とを比較すると、zT1<zT2という大小関係が成立する。すなわち、樹脂11の温度が上昇すると、強度分布I(z)のピークが形成される点Cが融着点Aから遠ざかり、樹脂11の温度が低下すると、強度分布I(z)のピークが形成される点Cが融着点Aに近づく。これは、樹脂11の屈折率n2(T)に関してn2(T1)>n2(T2)が成り立つので(条件A2)、樹脂11に入射する漏光の屈折角φ(T)に関してφ(T1)<φ(T2)が成り立つためである。また、高温時の強度分布IT2(z)のピークの高さは、低温時の強度分布IT1(z)のピークの高さよりも高い。これは、樹脂11の屈折率n2(T)に関してn2(T1)>n2(T2)が成り立つので(条件A2)、高温時の屈折率差n2(T2)−n1が低温時の屈折率差n2(T1)−n1よりも小さくなり、その結果、高温時の透過率T12(T2)が低温時の透過率T12(T1)よりも大きくなるためである。 And z-coordinate z T1 of the intensity distribution I T1 point C T1 peaks are formed of (z), it is compared with the z-coordinate z T2 of the intensity distribution I T2 point C T2 which peak is formed (z), z A magnitude relationship of T1 <z T2 is established. That is, when the temperature of the resin 11 is increased, C T that peaks are formed of the intensity distribution I T (z) is away from the fused point A, the temperature of the resin 11 is reduced, the intensity distribution I T of (z) C T that peak is formed approaches the splice point a. This is because n2 (T1)> n2 (T2) is satisfied with respect to the refractive index n2 (T) of the resin 11 (condition A2), so that φ (T1) <φ with respect to the refraction angle φ (T) of light leakage incident on the resin 11. This is because (T2) holds. In addition, the peak height of the intensity distribution I T2 (z) at the high temperature is higher than the peak height of the intensity distribution I T1 (z) at the low temperature. This is because n2 (T1)> n2 (T2) is satisfied with respect to the refractive index n2 (T) of the resin 11 (condition A2), so that the refractive index difference n2 (T2) −n1 at high temperature is the refractive index difference n2 at low temperature. This is because the transmittance T12 (T2) at a high temperature is larger than the transmittance T12 (T1) at a low temperature.

このため、上述した条件B2を充足するように受光素子12の配置を定めた場合、樹脂11の温度が上昇すると、強度分布I(z)のピークが形成される点Cが受光素子12に近づき、受光素子12に入射する漏光の強度が増す。これにより、温度上昇に伴う受光素子12の感度低下が補償される。また、上述した条件B2を充足するように受光素子12の配置を定めた場合、樹脂11の温度が低下すると、強度分布I(z)のピークが形成される点Cが受光素子12から遠ざかり、受光素子12に入射する漏光の強度が減る。これにより、温度低下に伴う受光素子12の感度上昇が補償される。 Therefore, when defining the arrangement of the light receiving element 12 so as to satisfy the condition B2 described above, when the temperature of the resin 11 is increased, C T that peaks are formed of the intensity distribution I T (z) is the light receiving element 12 And the intensity of light leakage incident on the light receiving element 12 increases. This compensates for a decrease in sensitivity of the light receiving element 12 due to a temperature rise. Further, when defining the arrangement of the light receiving element 12 so as to satisfy the condition B2 described above, when the temperature of the resin 11 is reduced, C T that peaks are formed of the intensity distribution I T (z) is from the light receiving element 12 The intensity of light leakage incident on the light receiving element 12 is reduced. Thereby, an increase in sensitivity of the light receiving element 12 due to a temperature decrease is compensated.

なお、受光素子12の配置を上記の条件B2を充足するように定める構成に代えて、受光素子12の配置を下記の条件B2’を充足するように定める構成を採用してもよい。   Instead of the configuration in which the arrangement of the light receiving elements 12 is determined so as to satisfy the above-described condition B2, a configuration in which the arrangement of the light receiving elements 12 is determined so as to satisfy the following condition B2 'may be employed.

条件B2’:樹脂11の屈折率n2(T)がn2(T)=n1である場合に得られる強度分布I’(z)のピークが形成される点C’のz座標をz’、受光素子12の受光面の中心点Bのz座標をz1としたときに、z1≧z’が成り立つ。   Condition B2 ′: z ′ is the z coordinate of the point C ′ at which the peak of the intensity distribution I ′ (z) obtained when the refractive index n2 (T) of the resin 11 is n2 (T) = n1 is received. When the z coordinate of the center point B of the light receiving surface of the element 12 is z1, z1 ≧ z ′ is established.

上記の条件B2’は上記の条件B2よりも厳しい条件なので、後者の構成を採用する場合であっても前者の構成を採用する場合と同様の効果が得られる。また、後者の構成を採用する場合には、強度分布ITmax(z)のピークが形成される点Cmaxのz座標を特定する必要がない分、設計が容易になる。 Since the above condition B2 ′ is a stricter condition than the above condition B2, even when the latter configuration is adopted, the same effect as that obtained when the former configuration is adopted can be obtained. Further, when the latter configuration is adopted, the design is facilitated because it is not necessary to specify the z coordinate of the point C max where the peak of the intensity distribution I Tmax (z) is formed.

また、樹脂11の温度Tが下記の条件B2”を充足する状態で光パワーモニタ装置1を使用すれば、受光素子12の配置に依らず上述した効果を得ることができる。   If the optical power monitor device 1 is used in a state where the temperature T of the resin 11 satisfies the following condition B2 ″, the above-described effects can be obtained regardless of the arrangement of the light receiving elements 12.

条件B2”:受光素子12の受光面の中心点Bのz座標をz1としたときに、強度分布I(z)のピークが形成される点Cのz座標zが、条件z<z1を満たす。 Condition B2 ": when the z-coordinate of the center point B of the light receiving surface of the light receiving element 12 was set to z1, z coordinate z T of C T point peak of the intensity distribution I T (z) is formed, the condition z T <Z1 is satisfied.

〔第2の実施形態〕
(光パワーモニタ装置の構成)
本発明の第2の実施形態に係る光パワーモニタ装置の構成について、図4を参照して説明する。図4は、本実施形態に係る光パワーモニタ装置1の側断面図(同図左上)及び横断面図(同図右上)を、漏光の強度分布ITmax(z)のグラフ(同図左下)と共に示したものである。
[Second Embodiment]
(Configuration of optical power monitor device)
The configuration of the optical power monitoring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a side sectional view (upper left in the figure) and a lateral sectional view (upper right in the figure) of the optical power monitoring apparatus 1 according to the present embodiment, and a graph of the intensity distribution I Tmax (z) of the leaked light (lower left in the figure). It is shown with.

本実施形態に係る光パワーモニタ装置1は、第1の実施形態に係る光パワーモニタ装置1に散乱体13を付加したものである。   The optical power monitoring device 1 according to the present embodiment is obtained by adding a scatterer 13 to the optical power monitoring device 1 according to the first embodiment.

本実施形態においては、散乱体13として、光ファイバFの光軸Lと平行な方向に延在する溝が形成されたものを用い、この溝を樹脂11で満たす構成を採用しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、散乱体13として、光ファイバFの光軸Lと平行な方向に延在する貫通孔が形成されたものを用い、この貫通孔を樹脂11で満たす構成を採用してもよい。   In the present embodiment, a structure in which a groove extending in a direction parallel to the optical axis L of the optical fiber F is used as the scatterer 13 and the groove is filled with the resin 11 is employed. The present invention is not limited to this. For example, a structure in which a through hole extending in a direction parallel to the optical axis L of the optical fiber F is used as the scatterer 13 and the through hole is filled with the resin 11 may be employed.

本実施形態において、散乱体13は、直方体状に成形されており、4つの側面の何れかに上述した溝が形成されている。受光素子12は、その受光面が、散乱体13の4つの側面のうち、上述した溝が形成された側面と対向する側面に当接するように配置されている。光ファイバFのコアから漏れ出した漏光は、厚みr1のクラッド、厚みr2の樹脂11、及び厚みr3の散乱体13を透過した後、受光素子12の受光面に入射することになる。   In this embodiment, the scatterer 13 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and the above-described groove is formed on any of the four side surfaces. The light receiving element 12 is disposed such that its light receiving surface is in contact with a side surface of the four side surfaces of the scatterer 13 that faces the side surface on which the groove is formed. The light leaked from the core of the optical fiber F passes through the clad having the thickness r1, the resin 11 having the thickness r2, and the scatterer 13 having the thickness r3, and then enters the light receiving surface of the light receiving element 12.

樹脂11としては、第1の実施形態と同様、その屈折率n2が上記の条件A1及びA2を充足するものを用いる。また、受光素子12としては、第1の実施形態と同様、その屈折率n3が温度領域〔Tmin,Tmax〕において略一定であり、その感度Sが上記の条件B1を充足するものを用いる。   As the resin 11, a resin whose refractive index n2 satisfies the above conditions A1 and A2 is used as in the first embodiment. Further, as the light receiving element 12, as in the first embodiment, an element whose refractive index n3 is substantially constant in the temperature region [Tmin, Tmax] and whose sensitivity S satisfies the above condition B1 is used.

本実施形態に係る光パワーモニタ装置1は、第1の実施形態に係る光パワーモニタ装置1と同様に動作する。ただし、ただし、光ファイバFから樹脂11へと漏出した光は、樹脂11と受光素子12との間に介在する散乱体13によって伝播方向がランダム化された後、受光素子12に入射する。   The optical power monitor device 1 according to the present embodiment operates in the same manner as the optical power monitor device 1 according to the first embodiment. However, the light leaked from the optical fiber F to the resin 11 is incident on the light receiving element 12 after the propagation direction is randomized by the scatterer 13 interposed between the resin 11 and the light receiving element 12.

樹脂11と受光素子12との間に散乱体13を介在させない構成を採用した場合、融着点Aと受光素子12との相対位置に位置ズレが生じると、測定される漏光のパワーが大きく変動してしまうことがある。これは、光ファイバFを伝播する光はコヒーレンスが高いため、光ファイバFから漏れ出した漏光同士の間で干渉が起こり、受光素子12の周囲で測定される光のパワーに空間的な斑(すなわち、干渉縞)が生じるためである。   When a configuration in which the scatterer 13 is not interposed between the resin 11 and the light receiving element 12 is used, if the positional deviation occurs between the fusion point A and the light receiving element 12, the power of the measured light leakage varies greatly. May end up. This is because, since the light propagating through the optical fiber F has high coherence, interference occurs between the leaked lights leaking out from the optical fiber F, and spatial spots ( That is, interference fringes) are generated.

これに対して、樹脂11と受光素子12との間に散乱体13を介在させる構成を採用した場合、光ファイバFの側面から漏れ出した漏光の伝播方向が散乱体13によってランダム化されるので、受光素子12の周囲に干渉縞が生じたとしても、その周期は受光素子12の受光面のサイズと比べて著しく小さいものになる。したがって、融着点Aと受光素子12との相対位置に位置ズレが生じても、受光素子12によって測定される光の強度が大きく変動することはない。   On the other hand, when a configuration in which the scatterer 13 is interposed between the resin 11 and the light receiving element 12 is adopted, the propagation direction of the leaked light leaking from the side surface of the optical fiber F is randomized by the scatterer 13. Even if interference fringes occur around the light receiving element 12, the period is significantly smaller than the size of the light receiving surface of the light receiving element 12. Therefore, even if a positional shift occurs in the relative position between the fusion point A and the light receiving element 12, the intensity of light measured by the light receiving element 12 does not vary greatly.

散乱体13は、例えば、結晶化ガラスにより構成することができる。結晶化ガラスは、正の熱膨張率を有するガラス中に負の熱膨張率を有する微小結晶を含有させることよって得られる耐熱ガラスの一種である。結晶化ガラスが上述した散乱作用を有するのは、ガラス内を伝播する光を微小結晶がランダムな方向に反射するためである。   The scatterer 13 can be made of crystallized glass, for example. Crystallized glass is a kind of heat-resistant glass obtained by incorporating microcrystals having a negative coefficient of thermal expansion into glass having a positive coefficient of thermal expansion. The reason why the crystallized glass has the above-described scattering action is that the microcrystal reflects light propagating in the glass in a random direction.

上記の説明からも明らかなように、結晶化ガラスは、散乱体13の材料の一例に過ぎず、入射した光の伝播方向をランダム化して出射する機能を有する任意の材料に置換可能である。例えば、ガラスの粉末を練り込んだ樹脂など、モニタしようとする光の波長と同程度のサイズを有する構造物を含有する透明材料であれば、散乱体13の材料として利用することができる。なお、ここでいう透明材料とは、モニタしようする光と同一の波長を有する光について、実質的な損失要因が散乱及び反射のみである材料、すなわち、吸収が実質的な損失要因とならない材料のことを指す。   As is clear from the above description, the crystallized glass is only an example of the material of the scatterer 13 and can be replaced with an arbitrary material having a function of emitting light with random propagation direction of incident light. For example, a transparent material containing a structure having a size comparable to the wavelength of light to be monitored, such as a resin kneaded with glass powder, can be used as the material of the scatterer 13. The transparent material here refers to a material whose light loss is only scattering and reflection for light having the same wavelength as the light to be monitored, that is, a material whose absorption is not a substantial loss factor. Refers to that.

融着点Aにおいて光ファイバFのコアから漏れ出した漏光は、受光素子12の受光面の中心点Bを通り、光ファイバFの光軸Lに平行な直線M上において、単一のピークを有する強度分布I(z)を示す。この点は、第1の実施形態と変わらない。ただし、強度分布I(z)は、散乱体13の作用により第1の実施形態よりもブロードなものとなる。 The light leaked from the core of the optical fiber F at the fusion point A passes through the center point B of the light receiving surface of the light receiving element 12 and has a single peak on the straight line M parallel to the optical axis L of the optical fiber F. The intensity distribution I T (z) is shown. This point is not different from the first embodiment. However, the intensity distribution I T (z) is broader than that of the first embodiment due to the action of the scatterer 13.

本実施形態においても、樹脂11の温度TがT=Tmaxのときに得られる強度分布ITmax(z)に基づき、受光素子12の配置が定められている。より具体的に言うと、上記の条件B2を充足するように、受光素子12の配置が定められている。これにより、第1の実施形態と同様に、温度変化に伴う受光素子12の感度変化が補償される。 Also in the present embodiment, the arrangement of the light receiving elements 12 is determined based on the intensity distribution I Tmax (z) obtained when the temperature T of the resin 11 is T = Tmax. More specifically, the arrangement of the light receiving elements 12 is determined so as to satisfy the condition B2. Thereby, the sensitivity change of the light receiving element 12 due to the temperature change is compensated as in the first embodiment.

(実施例)
樹脂11として東レ・ダウコーニング社製のOE−6520を用い、受光素子12として京セミ社製のInGaAsフォトダイオードであるKPDE086Sを用い、散乱体13として、本電気硝子社製の白色ネオセラム(登録商標)を用いた場合の実施例について、図5を参照して説明する。
(Example)
OE-6520 manufactured by Toray Dow Corning Co. is used as the resin 11, KPDE086S, an InGaAs photodiode manufactured by Kyosemi Co., is used as the light receiving element 12, and white neoceram (registered trademark) manufactured by this Electric Glass Co., Ltd. is used as the scatterer 13. ) Will be described with reference to FIG.

本実施例においては、光ファイバFのクラッドの厚みr1を0.2mmとし、樹脂11の厚みr2を0.2mmとし、散乱体13の厚みr3を1.2mmとした。このとき、強度分布ITmax(z)のピークが形成される点CTmaxのz座標z0がz0=6.8mmとなったので、受光面の中心点Bのz座標z1がz1=11.5mmとなるように受光素子12の配置を定めた。 In this example, the thickness r1 of the clad of the optical fiber F was 0.2 mm, the thickness r2 of the resin 11 was 0.2 mm, and the thickness r3 of the scatterer 13 was 1.2 mm. At this time, the z coordinate z0 of the point C Tmax at which the peak of the intensity distribution I Tmax (z) is formed becomes z0 = 6.8 mm, so the z coordinate z1 of the center point B of the light receiving surface is z1 = 11.5 mm. The arrangement of the light receiving elements 12 was determined so that

図5は、単体の受光素子12の受光パワーの温度依存性(点線)と、本実施例に係る光パワーモニタ装置1に搭載された受光素子12の受光パワーの温度依存性(実線)とを示すグラフである。なお、図5における「受光パワー変化率」とは、25°Cにおける受光パワーを基準パワーとし、{(受光パワー)−(基準パワー)}/(基準パワー)を百分率で表した数値のことを指す。   FIG. 5 shows the temperature dependence (dotted line) of the light receiving power of the single light receiving element 12 and the temperature dependence (solid line) of the light receiving power of the light receiving element 12 mounted on the optical power monitoring device 1 according to this embodiment. It is a graph to show. Note that the “light reception power change rate” in FIG. 5 is a numerical value in which {(light reception power) − (reference power)} / (reference power) is expressed as a percentage, with the light reception power at 25 ° C. being the reference power. Point to.

環境温度(特に受光素子12の温度)が25°Cから40°Cに上昇した場合、単体の受光素子12における受光パワー変化率は約−3%であった。これに対し、環境温度(特に樹脂11及び受光素子12の温度)が25°Cから40°Cに上昇した場合、本実施例に係る光パワーモニタ装置1に搭載された受光素子12の受光パワー変化率は約+1.5%であった。すなわち、受光素子12を本実施例に係る光パワーモニタ装置1に搭載することによって、受光パワー変化率の絶対値を凡そ半分以下に抑えこむことができた。   When the environmental temperature (particularly the temperature of the light receiving element 12) rose from 25 ° C. to 40 ° C., the rate of change in received light power of the single light receiving element 12 was about −3%. On the other hand, when the environmental temperature (particularly the temperature of the resin 11 and the light receiving element 12) is increased from 25 ° C. to 40 ° C., the light receiving power of the light receiving element 12 mounted on the optical power monitoring device 1 according to the present embodiment. The rate of change was about + 1.5%. That is, by mounting the light receiving element 12 in the optical power monitoring apparatus 1 according to the present embodiment, the absolute value of the light receiving power change rate can be suppressed to about half or less.

環境温度(特に受光素子12の温度)が25°Cから10°Cに低下した場合、単体の受光素子12における受光パワー変化率は約+4%であった。これに対し、環境温度(特に樹脂11及び受光素子12の温度)が25°Cから10°Cに低下した場合、本実施例に係る光パワーモニタ装置1に搭載された受光素子12の受光パワー変化率は約−1.5%であった。すなわち、受光素子12を本実施例に係る光パワーモニタ装置1に搭載することによって、受光パワー変化率の絶対値を凡そ半分以下に抑えこむことができた。   When the environmental temperature (particularly the temperature of the light receiving element 12) decreased from 25 ° C. to 10 ° C., the rate of change in received light power of the single light receiving element 12 was about + 4%. On the other hand, when the environmental temperature (particularly the temperature of the resin 11 and the light receiving element 12) is lowered from 25 ° C. to 10 ° C., the light receiving power of the light receiving element 12 mounted on the optical power monitor device 1 according to the present embodiment. The rate of change was about -1.5%. That is, by mounting the light receiving element 12 in the optical power monitoring apparatus 1 according to the present embodiment, the absolute value of the light receiving power change rate can be suppressed to about half or less.

なお、東レ・ダウコーニング社製のOE−6520の代わりに、同社製のOE−6635、OE−6550、若しくはOE−6450、又は、信越シリコーン社製のASP−1010、ASP−1020、若しくはSCR−1011を樹脂11として用いることもできる。この場合でも、受光パワー変化率の絶対値を小さく抑えるという効果に変わるところはない。   Instead of OE-6520 made by Toray Dow Corning, OE-6635, OE-6550, or OE-6450 made by the same company, ASP-1010, ASP-1020, or SCR-made by Shin-Etsu Silicone 1011 can also be used as the resin 11. Even in this case, there is no change in the effect of keeping the absolute value of the received light power change rate small.

また、本実施例においては、光パワーモニタ装置1全体の感度が正の温度特性を示している。これは、樹脂11の温度変化に伴って生じる、受光素子12に入射する漏光の強度変化が、受光素子12の温度変化に伴って生じる、受光素子12の感度変化を上回っているためである。したがって、例えば、樹脂11の厚みr2を小さくすることによって、受光素子12に入射する漏光の強度変化を小さくすれば、光パワーモニタ装置1全体の感度の温度依存性を更に小さくすることも可能である。   In the present embodiment, the sensitivity of the entire optical power monitor device 1 shows a positive temperature characteristic. This is because the intensity change of the light leakage incident on the light receiving element 12 caused by the temperature change of the resin 11 exceeds the sensitivity change of the light receiving element 12 caused by the temperature change of the light receiving element 12. Therefore, for example, by reducing the thickness r2 of the resin 11 to reduce the intensity change of the light leakage incident on the light receiving element 12, the temperature dependence of the sensitivity of the entire optical power monitor device 1 can be further reduced. is there.

〔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、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、例えば、ファイバレーザの出力を特定するために利用される光パワーモニタ装置として好適に利用することができる。   The present invention can be suitably used as, for example, an optical power monitor device used for specifying the output of a fiber laser.

1 光パワーモニタ装置
11 樹脂
12 受光素子
13 散乱体
F 光ファイバ
A 融着点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical power monitor apparatus 11 Resin 12 Light receiving element 13 Scattering body F Optical fiber A Fusion point

Claims (6)

融着点を含む光ファイバの一区間が埋設された樹脂であって、屈折率が負の温度特性を有し、且つ、屈折率が上記光ファイバのクラッドの屈折率以上である樹脂と、
上記融着点において上記光ファイバから上記樹脂に漏出した漏光を検出する受光素子であって、負の温度特性を有する受光素子と、を備えており、
上記受光素子は、上記光ファイバの光軸と平行にz軸を取り、上記融着点のz座標を0、上記受光素子の受光面の中心点のz座標をz1(z1>0)、上記樹脂の温度が予め定められた温度範囲の上限値と一致するときに上記受光素子の受光面の中心点を通り上記z軸に平行な直線上において上記漏光の強度分布のピークが形成される点のz座標をz0(z0>0)として、条件z1>z0を満たすように配置されている、ことを特徴とする光パワーモニタ装置。
A resin in which a section of the optical fiber including the fusion point is embedded, a resin having a refractive index having a negative temperature characteristic, and a refractive index equal to or higher than the refractive index of the cladding of the optical fiber;
A light receiving element for detecting leakage light leaked from the optical fiber to the resin at the fusion point, the light receiving element having a negative temperature characteristic,
The light receiving element has a z axis parallel to the optical axis of the optical fiber, the z coordinate of the fusion point is 0, the z coordinate of the center point of the light receiving surface of the light receiving element is z1 (z1> 0), The peak of the intensity distribution of the light leakage is formed on a straight line passing through the center point of the light receiving surface of the light receiving element and parallel to the z axis when the temperature of the resin matches the upper limit value of a predetermined temperature range. The optical power monitoring device is characterized by being arranged so as to satisfy the condition z1> z0, where z is the coordinate z0 (z0> 0).
上記受光素子は、上記樹脂の屈折率が上記光ファイバのクラッドの屈折率と一致するときに上記直線上において上記漏光の強度分布のピークが形成される点のz座標をz’(z’>z0)として、条件z1>z’を満たすように配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の光パワーモニタ装置。
The light receiving element has a z coordinate of a point at which a peak of the intensity distribution of the light leakage is formed on the straight line when the refractive index of the resin coincides with the refractive index of the cladding of the optical fiber. z0) are arranged so as to satisfy the condition z1> z ′.
The optical power monitor apparatus according to claim 1.
上記樹脂と上記受光素子との間に介在する散乱体であって、上記漏光の伝播方向をランダム化する散乱体を更に備えている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光パワーモニタ装置。 The optical power according to claim 1, further comprising a scatterer interposed between the resin and the light receiving element, the scatterer randomizing a propagation direction of the light leakage. Monitor device. 上記散乱体は、結晶化ガラスにより構成されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の光パワーモニタ装置。
The scatterer is made of crystallized glass,
The optical power monitor device according to claim 3.
融着点を含む光ファイバの一区間が埋設された樹脂であって、屈折率が負の温度特性を有し、且つ、屈折率が上記光ファイバのクラッドの屈折率以上である樹脂に、上記融着点において上記光ファイバから漏出した漏光を、負の温度特性を有する受光素子を用いて検出する光パワーモニタ装置の製造方法において、
上記光ファイバの光軸と平行にz軸を取り、上記融着点のz座標を0、上記受光素子の受光面の中心点のz座標をz1(z1>0)、上記樹脂の温度が予め定められた温度範囲の上限値と一致するときに、上記受光素子の受光面の中心点を通り上記z軸に平行な直線上において上記漏光の強度分布のピークが形成される点のz座標をz0(z0>0)として、条件z1>z0を満たすように上記受光素子を配置する配置工程を含んでいる、
ことを特徴とする製造方法。
A resin in which a section of the optical fiber including the fusion point is embedded, the resin having a negative refractive index and a refractive index equal to or higher than the refractive index of the cladding of the optical fiber, In a manufacturing method of an optical power monitor device for detecting light leaking from the optical fiber at a fusion point using a light receiving element having negative temperature characteristics,
The z-axis is taken in parallel with the optical axis of the optical fiber, the z-coordinate of the fusion point is 0, the z-coordinate of the center point of the light receiving surface of the light receiving element is z1 (z1> 0), and the resin temperature is The z-coordinate of the point at which the peak of the intensity distribution of the light leakage is formed on a straight line passing through the center point of the light receiving surface of the light receiving element and parallel to the z axis when the upper limit value of the predetermined temperature range is matched. z0 (z0> 0) includes an arrangement step of arranging the light receiving elements so as to satisfy the condition z1> z0.
The manufacturing method characterized by the above-mentioned.
融着点を含む光ファイバの一区間が埋設された樹脂であって屈折率が負の温度特性を有し、且つ、屈折率が上記光ファイバのクラッドの屈折率以上である樹脂に、上記融着点において上記光ファイバから漏出した漏光を、負の温度特性を有する受光素子を用いて検出する検出工程を含んでおり、
上記検出工程を実施する際の上記樹脂の温度は、上記光ファイバの光軸と平行にz軸を取り、上記融着点のz座標を0、上記受光素子の受光面の中心点のz座標をz1(z1>0)、上記受光素子の受光面の中心点を通り上記z軸に平行な直線上において上記漏光の強度分布のピークが形成される点のz座標をz(z>0)として、条件z1>zを満たす温度範囲内にある、
ことを特徴とする光パワーモニタ方法。
A resin in which a section of the optical fiber including the fusion point is embedded, the resin having a negative refractive index and a refractive index equal to or higher than the refractive index of the cladding of the optical fiber, A detection step of detecting light leakage from the optical fiber at the fusion point using a light receiving element having a negative temperature characteristic;
The temperature of the resin when performing the detection step is such that the z axis is parallel to the optical axis of the optical fiber, the z coordinate of the fusion point is 0, and the z coordinate of the center point of the light receiving surface of the light receiving element. Z1 (z1> 0), the z coordinate of the point where the peak of the intensity distribution of the light leakage is formed on a straight line passing through the center point of the light receiving surface of the light receiving element and parallel to the z axis is expressed as z T (z T > 0), it is within the temperature range satisfying the condition z1> z T,
An optical power monitoring method.
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3112939A1 (en) * 1981-03-31 1982-10-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München PRISM COUPLER FOR IN AND / OR OUT COUPLING RADIATION IN OR FROM AN OPTICAL WAVE GUIDE
JPS63114278A (en) * 1986-10-31 1988-05-19 Fujitsu Ltd semiconductor light emitting device
FR2819895B1 (en) * 2001-01-19 2003-10-03 Cit Alcatel LASER DEVICE WITH PASSIVE COMPENSATOR COUPLING
JP2002353558A (en) * 2001-05-25 2002-12-06 Opnext Japan Inc Semiconductor laser module and optical-fiber communication device using the same
JP2003174227A (en) * 2001-12-06 2003-06-20 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser module
JP4238600B2 (en) * 2003-02-28 2009-03-18 日立電線株式会社 Demultiplexer and wavelength division multiplexing optical transmission module
JP4348267B2 (en) * 2004-09-22 2009-10-21 シャープ株式会社 Optical semiconductor device, optical communication device, and electronic equipment
JP2007164132A (en) * 2005-11-16 2007-06-28 Seiko Epson Corp Optical module and optical communication device
JP2009036901A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical signal processing device
JP2011145216A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Panasonic Electric Works Co Ltd Hot-line detection device

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