5つの接合POFサンプルについて、接合点における光透過特性が評価された。これらの試験では、レーザダイオード（LD, Civil Laser, LSR660-NL）およびフォトダイオード検出器（PD, Ophir, PD300-1W）が、接合された2本のファイバの接合点の両側に配置された（図１１(a)参照）。図に示すように、クラッディングモードによるPDへの光伝搬を軽減するため、POF2の長さは3 m以上とした。純粋な接合損失を評価するために、伝送損失およびPOFへの結合損失を、接合前後の透過電力を比較することで排除した。Δxが増加するにつれて許容曲げ半径および引張強度の値が増加するのとは対照的に、光透過率は徐々にかつ断続的に減少した（図１１(b)）。図１１(c)は、LD照射中の接合点の顕微鏡で取得した写真である。透過率の低下は、 結論として、本研究は2.8 μm連続波ファイバレーザを使用して、接着剤や他の処理を必要とせずにPOFの融着接続を実証したものである。融着接続後のPOFの光透過率、引張強度、および曲げ強度の値を評価した。現在の接合試料の透過特性は高品質の伝送を要求するアプリケーションには不十分であるが、引張強度と曲げ強度は実用に適している。この提案された技術は、将来のPOFネットワークの発展に寄与する可能性がある。さらに、自動ステージを使用してΔxを減少させることで、これらの接合POFの光透過率が向上することが期待される。実用的なアプリケーションの要件を満たすファイバ特性は、今後の研究においてΔxとレーザ照射条件を含む加熱プロセスの両方を最適化することによって得られる可能性がある。 ４．まとめ 本研究では、中赤外レーザ光源の開発と、それを用いた透明樹脂の加工に関する基礎研究を行い、特にFe:ZnSeレーザとプラスチック光ファイバ（POF）の融着接続に焦点を当てた。開発したErファイバレーザ励起QスイッチFe:ZnSeレーザは、波長約4.0 μmで発振し、最大出力1.15 Wの連続波動作および最大ピークパワー1.1 kWのQスイッチ動作を達成した。この高出力かつ高品質な中赤外レーザは、産業、医療、科学研究など多くの分野での応用が期待される。さらに、波長2.8 μmの連続波Erファイバレーザを使用して、POFの融着接続を実証した。この技術は接着剤や他の処理を必要とせず、レーザビームを分割する必要もないため、効率的かつ簡便にPOFを加工することが可能である。この技術は将来のPOFネットワークの発展に寄与する可能性がある。今後、プロセスの最適化を行い、実用的なアプリケーションの要件を満たすファイバ特性を得られることが期待される。 ■本研究は、公益財団法人天田財団の一般研究開発助成のご支援を受けて実施しました。ここに謝意を表します。また共同研究者である核融合科学研究所の上原日和氏、秋田県立大学の合谷賢治氏らに謝意を表します。■ を示している。ただし、融着点で得られた高い引張強度は、元のPOF直径と比較して部分的に直径が増加したことが要因の一つになっていることに注意する必要がある。 接合点での直径が増加するにつれて、モードミスマッチの影響が増加したことに起因する。すなわち、Δxを減少させることで、接合点での透過損失を減少させることができた。最大透過率はΔx = 0.063 mmで0.76であった。このΔxの値は、接合中にPOFを操作するために使用されたステージの手動操作で得られる最小値であった。Δx = 0.875 mmのデータを除き、最大および最小透過率の差はΔxを増加させることで減少した。これは、プロセスの再現性が向上したことを示している 。 図１１■(a)透過率測定装置、(b)光透過率のファイバ移動距離Δx依存性、(c)融着点の写真（LD:レーザダイオード、PD:フォトダイオード） 1) S. B. Mirov et al., J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 1 (2018). 2) A. V. Pushkin et al., Opt. Lett. 43, 5941 (2018). 3) C. A. Schäfer et al., Opt. Lett. 43, 2340 (2018). 4) K. Goya et al., Appl. Phys. Express 12, 102007 (2019). 5) K. Hara et al., Methods Phys. Res. Sect. A 348, 139 (1994). 6) K. Goya et al., Appl. Phys. Express 12, 102007 (2019). 謝■辞 参考文献 − 273 −
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