CN105793751A - 光纤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的光纤装置(1)中，光纤连接部(7)具备为了使入射到纤芯(21a)的激光通过内部而形成为中空状的激光光路部(73)，激光光路部(73)具备：孔径部(73b)，内宽尺寸形成得比纤芯(21a)的外宽尺寸小；以及抵接部(73c)，配置在下游侧的端部，为了与相比光纤部(2)的入射侧的端面中的纤芯(21a)靠外侧的部分抵接，内宽尺寸形成得比纤芯(21a)的外宽尺寸大。

Description

光纤装置
技术领域
本发明涉及具备光纤部的光纤装置，该光纤部在中心部分具有传送激光的纤芯。
背景技术
以往，作为光纤装置已知有如下光纤装置，具备：在中心部分具有传送激光的纤芯的光纤部；和为了使入射到纤芯的激光通过内部而形成为中空状的激光光路部(例如专利文献1)。该光纤装置中，由于激光光路部具备孔径部，因此未入射到纤芯的激光被孔径部遮挡。
然而，为了使激光高效地入射到纤芯中，需要使光纤部的入射面与孔径部对位。并且，例如在该对位不充分的情况下，激光入射到位于纤芯外侧的包层中，因此有可能出现由树脂等形成的包层烧焦的情况。并且，例如在进行该对位时，由于孔径部等接触到纤芯的入射面，因此也有可能出现纤芯的入射面被伤到的情况。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-92348号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明即是基于上述技术问题而做出的，其目的是提供一种能够使激光高效地入射到纤芯的光纤装置。
用于解决技术问题的手段
本发明所涉及的光纤装置具备：在中心部分具有传递激光的纤芯的光纤部；和与上述光纤部的入射侧的端部连接的光纤连接部，上述光纤连接部具备为了使入射到上述纤芯的激光通过内部而形成为中空状的激光光路部，上述激光光路部具备：孔径部，内宽尺寸形成得比上述纤芯的外宽尺寸小；以及抵接部，配置在下游侧的端部，为了与相比上述光纤部的入射侧的端面中的上述纤芯还靠外侧的部分抵接，内宽尺寸形成得比上述纤芯的外宽尺寸大。
根据本发明所涉及的光纤装置，光纤连接部与光纤部的入射侧的端部连接，激光通过形成为中空状的激光光路部的内部，入射到光纤部的中心部分所具有的纤芯中，通过纤芯传送。并且，在激光光路部设置有孔径部，且孔径部的内宽尺寸比纤芯的外宽尺寸小，因此，能够抑制激光入射到纤芯的外侧部分。
并且，配置在激光光路部的下游侧的端部的抵接部的内宽尺寸形成得比纤芯的外宽尺寸大，因此与相比光纤部的入射侧的端面中的纤芯还靠外侧的部分抵接。由此，通过使光纤部的入射侧的端面与抵接部抵接，能够容易地使光纤部相对光纤连接部定位，并且，即使比纤芯的外宽尺寸小的内宽尺寸的孔径部存在，也能防止损伤纤芯的入射面。这样，能够使激光高效地入射到纤芯中。
并且，本发明所涉及的光纤装置中可以构成为，还具备光学系统，使所入射的激光朝向上述激光光路部聚光而射出，在上述纤芯的外宽尺寸为W1、上述孔径部的内宽尺寸为W2、上述光纤部的入射侧的端面与上述孔径部之间的离开距离为W3、上述光学系统的开口角为θ1时，满足W1≥W2+2W3×tan(θ1/2)。
根据该结构，光学系统使所入射的激光聚光成开口角为θ1而射出。并且，从光学系统射出的激光通过孔径部而入射到光纤部的纤芯中。此时，通过满足上述关系式，通过孔径部的激光全部入射到光纤部的纤芯中。因此，能够进一步高效地使激光入射到纤芯中。
并且，本发明所涉及的光纤装置中可以构成为，在上述纤芯的外宽尺寸为W1、上述孔径部的内宽尺寸为W2、上述光纤部的入射侧端面与上述孔径部之间的离开距离为W3、向上述纤芯内入射的最大圆锥状激光的顶点角度为θ2时，满足
W1≥W2+2W3×tan(θ2/2)。
根据该结构，在向纤芯内入射的最大圆锥状激光的顶点角度为θ2时，一般，入射到纤芯的激光利用开口角为θ2以下的光学系统而被聚光。并且，聚光后的激光通过孔径部而入射到光纤部的纤芯。此时，通过满足上述关系式，通过孔径部的激光全部入射到光纤部的纤芯中。因此，能够进一步高效地使激光入射到纤芯中。
发明的效果
如上所述，本发明所涉及的光纤装置能够取得使激光高效地入射到纤芯中的优异的效果。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的光纤装置的整体概要图。
图2是该实施方式所涉及的光纤装置的局部剖视图。
图3是该实施方式所涉及的光纤装置的图2的局部放大图。
图4是说明该实施方式所涉及的光纤装置的尺寸的图。
图5是说明该实施方式所涉及的光纤装置的作用的图。
具体实施方式
以下，对本发明所涉及的光纤装置的一实施方式参考图1～图5进行说明。
如图1所示，本实施方式所涉及的光纤装置1具备传送激光的光纤部2。并且，光纤装置1具备朝向光纤部2射出激光的光源装置3。
如图2以及图3所示，光纤部2具备传送激光的光纤21和在内部配置光纤21并进行保持固定的套圈22。光纤21具备配置在中心部分而传送激光的纤芯21a和配置在纤芯21a的外侧，屈折率比纤芯21a低的包层21b。
纤芯21a的截面形状为圆形状，具体而言，形成为正圆形状。另外，包层21b形成为与纤芯21a的外侧为相同的厚度尺寸。因此，光纤21的截面形状形成为圆形状，具体而言为正圆形状。在本实施方式中，包层21b由树脂形成，但并不限于此，例如也可以由石英玻璃形成。
返回图1，光源装置3具备射出激光的光源部4和从光源部4射出的激光所入射的光学系统5。并且，光源装置3具备收容光源部4以及光学系统5的框体6和固定在框体6上、与光纤部2连接的光纤连接部7。
光源部4具备发生并射出激光的多个半导体激光器41。并且，光源部4具备使从各半导体激光器41射出的激光朝向光学系统5反射的多个反射镜42。并且，光源部4构成为，从多个半导体激光器41射出的各光的光轴在入射到光学系统5时互相平行。另外，在图1中，半导体激光器41以及反射镜42分别具备6个，但其数量并不限于此。
光学系统5具备将所入射的激光聚光而射出的一对透镜51、52。并且，光学系统5使所入射的激光朝向光纤连接部7以及光纤部2聚光而射出。另外，在本实施方式中，光学系统5具备两个透镜51、52，但其数量并不限于此。
从光源部4射出的激光入射到第1透镜51，并使入射后的激光朝向第2透镜52聚光而射出。第2透镜52入射从第1透镜51射出的激光，并使入射后的激光朝向光纤连接部7以及光纤部2聚光而射出。
如图2以及图3所示，光纤连接部7具备：为了与光纤部2能够拆卸地连接，光纤部2的入射侧端部所插入的筒状的光纤插入部71；和用于将光纤部2固定在光纤插入部71中的固定机构72。并且，光纤连接部7为了使入射到光纤部2的纤芯21a中的激光通过内部而具备形成为中空状的激光光路部73。光纤插入部71和激光光路部73连通，且光纤连接部7作为整体形成为筒状。
在本实施方式中，固定机构72为与设置在光纤插入部71的螺纹孔71a螺合的螺纹部件72。并且，通过螺纹部件72推压光纤部2，而将光纤部2安装在光纤连接部7上，而通过解除螺纹部件72对光纤部2的推压，能够将光纤部2从光纤连接部7上拆下。
激光光路部73具备：光路部主体73a，形成为内部的开口从上游侧朝向下游侧逐渐变小；以及孔径部(aperturepart)73b，配置在光路部主体73a的下游侧，并形成为内宽尺寸最小。并且，激光光路部73在下游侧的端部具备与光纤部2的入射侧端面抵接的抵接部73c。
孔径部73b的内宽尺寸(内径)比纤芯21a的外宽尺寸(外径)小。由此，能够抑制通过孔径部73b的激光入射到比纤芯21a还靠外侧的部分、即入射到包层21b或套圈22。
抵接部73c的内宽尺寸(内径)比纤芯21a的外宽尺寸(外径)大。由此，抵接部73c与相比光纤部2的入射侧端面中的纤芯21a还靠外侧的部分、即包层21b或套圈22(本实施方式中仅套圈22)抵接。
这里，对本实施方式所涉及的光纤装置1的各结构的尺寸及其作用参考图4以及图5进行说明。
首先，如图4所示，对纤芯21a的外宽尺寸(外径)W1、孔径部73b的内宽尺寸(内径)W2、光纤部7的入射侧端面与孔径部73b之间的离开距离W3以及光学系统5的开口角θ1之间的关系进行说明。在本实施方式中，光学系统5的开口角(根据光轴上的物点在入射瞳孔内的直径估算出的角度即入射孔径角)θ1为光学系统5中配置于最下游的透镜(第2透镜)52聚光激光的角度。
并且，为了满足以下的式1而分别被设定。
W1≥W2+2W3×tan(θ1/2)…(式1)
接着，对纤芯21a的外宽尺寸W1、孔径部73b的内宽尺寸W2、光纤部7的入射侧端面与孔径部73b之间的离开距离W3、向纤芯21a内入射的最大圆锥状激光的顶点角度θ2之间的关系进行说明。一般而言，为了使从光学系统5射出的激光以最大限度入射到纤芯21a内，光学系统5的开口角θ1被设定为该角度θ2以下。另外，在本实施方式中，该角度θ2与光学系统5的开口角θ1被设定为相同。
并且，为了满足以下的式2而分别设定它们。
W1≥W2+2W3×tan(θ2/2)…(式2)
为了满足上述式1以及式2，如图5所示，通过孔径部73b的激光即使角度θ1(＝θ2)扩展，也肯定入射到纤芯21a中，而不会入射到相比纤芯21a还靠外侧的部分即包层21b以及套圈22。另外，纤芯21a的中心、激光光路部73的中心、从光学系统5射出的激光的光轴位于相同直线上。
由以上，根据本实施方式所涉及的光纤装置1，光纤连接部7与光纤部2的入射侧端部连接，激光通过形成为中空状的激光光路部73的内部，并入射到光纤部2的中心部分所具有的纤芯21a中，并通过纤芯21a传送。
并且，激光光路部73中设置有孔径部73b，孔径部73b的内宽尺寸比纤芯21a的外宽尺寸小，因此，能够抑制激光入射到相比纤芯21a靠外侧的部分。因此，能够防止由树脂形成的包层21b被激光烧焦。
并且，配置在激光光路部73的下游侧的端部的抵接部73c的内宽尺寸形成得比纤芯21a的外宽尺寸大，因此与比光纤部2的入射侧端面中的纤芯21a还靠外侧的部分抵接，因此，通过使光纤部2的入射侧端面与抵接部73c抵接，能够使光纤部2相对于光纤连接部7容易地进行定位，并且，即使存在内宽尺寸比纤芯21a的外宽尺寸小的孔径部73b，也能够防止弄伤纤芯21a的入射面。这样，能够高效地使激光入射到纤芯21a。
并且，根据本实施方式所涉及的光纤装置1，光学系统5对所入射的激光进行聚光而射出。并且，从光学系统5射出的激光通过孔径部73b而入射到光纤部2的纤芯21a中。此时，由于满足上述式1，因此通过孔径部73b的激光全部入射到光纤部2的纤芯21a中。因此，能够使激光进一步高效地入射到纤芯21a中。
并且，根据本实施方式所涉及的光纤装置1，向纤芯21a内入射的最大圆锥状激光的顶点的角度为θ2，入射到纤芯21a中的激光利用开口角与θ2相同的θ1的光学系统5而被聚光。并且，聚光后的激光通过孔径部73b而入射到光纤部2的纤芯21a。此时，由于满足上述式2，因此通过孔径部73b的激光全部入射到光纤部2的纤芯21a中。因此，能够使激光进一步高效地入射到纤芯21a中。
另外，本发明所涉及的光纤装置并不限于上述的实施方式的结构，且并非为限于上述作用效果的装置。并且，本发明所涉及的光纤装置在不脱离本发明的宗旨的范围内，当然可以施加各种变更。例如任意选择下述各种变形例所涉及的结构或方法等而用于上述实施方式所涉及的结构或方法等中也是可以的。
上述实施方式所涉及的光纤装置1中构成为，光纤21以及纤芯21a形成为截面形状为正圆形状。但是，本发明所涉及的光纤装置并不限于此结构。例如本发明所涉及的光纤装置中，光纤21以及纤芯21a也可以为以下结构，即形成为截面形状为椭圆形状或多边形状。
并且，上述实施方式所涉及的光纤装置1中构成为，光纤部2具备光纤21和在内部配置光纤21而进行保持固定的套圈22。但是，本发明所涉及的光纤装置并不限于该结构。
例如本发明所涉及的光纤装置中，光纤部2可以由光纤构成。在所涉及的光纤中，可以采用例如在由纤芯和包层构成的裸光纤的包层的外侧具备1次包覆的裸光纤，或者在该裸光纤的外侧进一步具备2次包覆的光纤心线。
并且，上述实施方式所涉及的光纤装置1中构成为，将光学系统5的开口角θ1和向纤芯21a内入射的最大圆锥状激光的顶点角度θ2设为相同。但是，本发明所涉及的光纤装置并不限于该机构。例如本发明所涉及的光纤装置中也可以构成为，光学系统5的开口角θ1与向纤芯21a内入射的最大圆锥状激光的顶点角度θ2被设定为不同。
符号说明
1…光纤装置、2…光纤部、3…光源装置、4…光源部、5…光学系统、6…框体、7…光纤连接部、21…光纤、21a…纤芯、21b…包层、22…套圈、41…半导体激光器、42…反射镜、51…(第1)透镜、52…(第2)透镜、71…光纤插入部、71a…螺纹孔、72…固定机构(螺纹部件)、73…激光光路部、73a…光路部主体、73b…孔径部、73c…抵接部、W1…纤芯的外宽尺寸、W2…孔径部的内宽尺寸、W3…光纤部的入射侧端面与孔径部之间的距离、θ1…光学系统的开口角、θ2…向纤芯内入射的最大圆锥状激光的顶点角度。

Claims (3)

1.一种光纤装置，具备：在中心部分具有传递激光的纤芯的光纤部；和与上述光纤部的入射侧的端部连接的光纤连接部，
上述光纤连接部具备为了使入射到上述纤芯的激光通过内部而形成为中空状的激光光路部，
上述激光光路部具备：孔径部，内宽尺寸形成得比上述纤芯的外宽尺寸小；以及抵接部，配置在下游侧的端部，为了与相比上述光纤部的入射侧的端面中的上述纤芯靠外侧的部分抵接，内宽尺寸形成得比上述纤芯的外宽尺寸大。
2.如权利要求1所述的光纤装置，还具备光学系统，使所入射的激光朝向上述激光光路部聚光而射出，
在上述纤芯的外宽尺寸为W1、上述孔径部的内宽尺寸为W2、上述光纤部的入射侧的端面与上述孔径部之间的离开距离为W3、上述光学系统的开口角为θ1时，满足W1≥W2+2W3×tan(θ1/2)。
3.如权利要求1或2所述的光纤装置，在上述纤芯的外宽尺寸为W1、上述孔径部的内宽尺寸为W2、上述光纤维部的入射侧的端面与上述孔径部之间的离开距离为W3、向上述纤芯内入射的最大圆锥状激光的顶点的角度为θ2时，满足W1≥W2+2W3×tan(θ2/2)。
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