CN1125325A

CN1125325A - 光纤连接器

Info

Publication number: CN1125325A
Application number: CN95102567A
Authority: CN
Inventors: 内田高弘; 赤泽惠一郎
Original assignee: MIYACHI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: MIYACHI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1996-06-26
Also published as: EP0704728A2; US5699466A; EP0704728A3; KR960011463A

Abstract

本发明揭示一种光纤连接器，这种光纤连接器包括设置被覆材料的光纤电缆部分的保护套筒和与光纤同心的圆筒状的陶瓷制成的箍，此箍固定在保护套筒一端并突出连接器主体，以及使用低折射率粘接剂进行粘接，这种光纤连接器能简单且正确地进行光纤和箍、进而与棱镜单元侧的同心位置相合，低折射率粘接剂能可靠地防止烧损套筒和箍等的内周面并能可靠地防止烧损、损坏光纤。

Description

光纤连接器

本发明涉及光纤连接器，特别涉及适用于传送大功率激光的光纤端部的光纤连接器。

一般地，用大功率激光对被加工物的切割、搪锡、焊接或制标记等进行所期望加工的激光加工装置被广泛使用。

在这样的激光加工装置中，如图1所示，利用射入侧的棱镜单元2使从激光发生装置1射出的大功率激光射入光纤3后传送到加工侧，从该光纤3通过射出侧的棱镜单元4照射大功率激光到被加工物5上施行规定的加工。而且，从射入侧的棱镜单元2的大功率激光，聚焦在光纤3的端面，从前述被加工物5反射的反射激光，通过射出侧的棱镜单元4，聚焦在光纤3的另一方的端面。

而且，为连接各棱镜单元2和光纤3，以往，在光纤3的两端部形成光纤连接器6。

图2是表示以往的这种光纤连接器6，装载在光纤连接器6的光纤3，由中心轴部的芯线和其外侧的包层形成。这种光纤3的四周由被覆材料7被覆，成为光缆8。此外，这种光缆8在端部成为去除被覆材料7的光纤3呈露出的状态，在去除这种被覆材料7的光纤3的部分和光缆8的端部外侧，同心整体地连接光纤导向器9。在光纤导向器9的外侧，整体地嵌插金属制的保护套筒10。这种保护套筒10的光纤3的前端侧端部，在具有完全地被覆光纤3的前端部的长度的同时，在保护套筒10的光缆8一侧端部，形成在圆周方向三等分进行分割的外周面形成锥形螺旋部11的把持爪12。

并且，在保护套筒10的把持爪12的锥形螺旋部11，旋入袋型螺母13，使该把持爪12向内侧弯曲，利用夹紧光纤引导器9，使保护套筒10与光纤引导器9同心且整体地紧固。

这样形成的光纤连接器6，对于各棱镜单元侧，利用作记号连接保护套筒10的前端部分的外周面，形成连接。

然而，因光纤3的外径的制作精度是±5％，光纤3和光纤引导器9的同心程度也有±数％的误差，在对于光纤引导器9同心地安装保护套筒10的前述以往技术例中，保护套筒10和光纤3的同心程度也有±数％的误差。因此，以这种保护套筒10的前端部分的外周面10a作记号连接基准连接的各棱镜单元2、4与光纤3的中心轴线有了偏移，大功率激光射入光纤3端面以外的地方，有烧损光纤3的端面和粘接剂等不利的问题。

进而，在以往的光纤连接器6中，从光纤3通过射出侧的棱镜4，照射大功率激光到被加工物5上施行规定的加工时，从这种被加工物5反射的激光有时通过棱镜单元4射入光纤3。

在这种场合，如图3所示，这种反射激光的射入角度，在与被加工物5的关系中有各种各样的变化，反射激光如用图中A所示，正常地射入光纤3的端面的场合，这种激光没有在光纤3中逆方向传播的问题。然而，如用图中B所示，在反射激光从光纤3的包层射入的场合和如用图中C所示，在反射激光超越光纤3的最大理论NA射入的场合，这种激光不会在光纤3中逆方向传播，恐怕会通过包层向外周部射出，由于从这种光纤3的外周部射出的激光，有烧损光纤引导器9的内周面直至烧损、损坏光纤3的问题。

本发明鉴于前述各点，其第一个目的是提供能使光纤和以该光纤内插的状态连接棱镜单元侧的构件形成正确地同心地位置相合，能使大功率激光在光纤的端面可靠地聚焦，既能加热构成光纤连接器的构件、又能可靠地防止被烧损，结构简单，容易装配，在一次进行与棱镜单元侧的位置相合后调换光纤时，能完全不必进行与棱镜单元侧再次的位置相合的光纤连接器。

本发明的第二个目的是在达到前述第一个目的同时，提供适当地对应去除被覆材料的光纤的外径的制作精度的偏差，能使该光纤和连接棱镜单元侧的构件正确地同心地位置相合的光纤连接器。

本发明的第三个目的是在达到前述第一个或第二个目的的同时，提供能可靠地防止激光从光纤的外周面射出，能可靠地防止烧损、损坏构成光纤连接器的构件的光纤连接器。

为达到前述的第一个目的，本发明的光纤连接器其特征在于，对应去除被覆材料的光纤的外径有使该光纤同心地插通内径的中心轴孔和有与该中心轴孔同心的外周面的圆筒状的陶瓷制成的箍，从连接器主体突出规定长度而形成。

根据本发明，利用具有穿设对应去除被覆材料的光纤外径的中心轴孔的箍的光纤连接器插通该光纤，使光纤和箍的外周面自动地同心地位置相合。

这样，因本发明的光纤连接器结构作用，所以能使光纤和连接棱镜单元侧的箍能正确地同心地形成位置相合。而且，因能在从光纤连接器的连接器主体突出规定长度的箍标记连接棱镜单元侧的连接筒，所以能经常同一位置关系地保持连接箍和棱镜单元侧。因此，与箍同心地保持的光纤和棱镜单元侧的位置调整变得简单，能使大功率激光在光纤的端面可靠地聚焦，既能加热构成光纤连接器的构件、又能可靠地防止烧损。而且，如果一次完成光纤和棱镜单元侧位置相合，其后在调换光纤时新的光纤能与箍正确地同心地位置相合，与调换前的光纤完全设置在相同位置，同时与棱镜单元侧也自动地位置相合。因此，在光纤的更换时，完全不必进行与棱镜单元侧的再次位置相合的作业。进而，发挥了本发明的光纤连接器结构简单、容易组装的效果。

为达到前述第二个目的，本发明的光纤连接器其特征在于，作为连接器主体结构要素主要是设置保持设有被覆材料的光纤电缆部分的保护套筒，对应去除被覆材料的光纤的外径有使该光纤同心地插通的内径的中心轴孔和与该中心轴孔同心的外周面的圆筒状的陶瓷制成的箍，固定在前述保护套筒的一端并从前述连接器主体突出规定长度形成前述箍。

根据本发明，利用对于构成光纤连接器的连接器主体的保护套筒嵌着箍，能简单地进行组装。因此，预先准备对应光纤外径的制作精度偏差的中心轴孔内径的大小不同的箍，利用具有适当地对应内插的光纤外径的内径的中心轴孔选择穿设的箍，使嵌着在保护套筒内形成光纤连接器，或者利用从已经整体的嵌合的保护套筒和箍的组装体中同样地选择合适的箍，能简单且可靠地进行该光纤和箍的同心的位置相合。

这样，设置保护套筒作为光纤连接器的连接器主体的结构要素，利用将箍固定在其前端，在达到前述第一个目的同时，进而也合适地对应光纤外径的制作精度的偏差，能正确地进行光纤和箍、进而与棱镜单元侧的同心位置相合。

为达到前述第三个目的，本发明的光纤连接器其特征在于，在达到前述第一个发明结构的光纤连接器或达到前述第二个目的结构的光纤连接器中，利用各种具有比光纤的折射率低的低折射率的粘接剂，例如利用硅树脂系列粘接剂，至少对于箍粘接光纤。

根据本发明，在达到前述第一个目的或第二个目的同时，进而，因利用具有比光纤的折射率的折射率低的硅树脂系列粘接剂等的低折射率粘接剂粘接光纤与箍，所以即使用异常的射入角度射入从由被加工物反射的激光等的棱镜单元侧照射的激光到光纤连接器，在从光纤的包层射出到外部的场合中，这种激光也由于前述低折射率粘接剂反射并再次射入光纤的内部，能可靠地防止从光纤的外周射出。其结果，利用从光纤的包层射出到外部的激光，达到能可靠地防止烧损保护套筒和箍等的内周面，并能起到可靠地防止光纤的烧损、损坏等效果。

图1是表示以往的光纤连接器一例的概略图。

图2是表示以往的光纤连接器的连接器部的放大剖视图。

图3是表示以往的光纤连接器的激光反射状态的说明图。

图4是表示本发明的光纤连接器的一实施例的剖视图。

图5是表示图4所示的本发明的光纤连接器的一实施例中安装光纤状态的剖视图。

图6是图5的右侧视图。

图7是表示图4所示的本发明的光纤连接器的一实施例中用低折射率粘接剂安装光纤的状态的剖视图。

图8是表示图7所示的本发明的光纤连接器的激光反射状态的说明图。

下面，参照图4到图8对本发明的实施例进行说明。

图4到图6表示本发明的光纤连接器的一实施例，图4仅表示达到本发明的前述第一个和第二个目的所形成的光纤连接器14，图5和图6表示在中心轴部的光纤3的端部装着本实施例的光纤连接器14的状态。

本实施例的光纤连接器14，主要是内装由被覆材料7被覆光纤3部分的光缆8部分的连接器主体15和内装由去除被覆材料7的光纤3的箍16形成。

另一方面，箍16由陶瓷形成有中心轴孔17和同心的外周面18的较长的圆筒状。本实施例的箍16由不透明的氧化锆、氧化铝和云母相关的陶瓷等形成。这种箍16因用陶瓷所制，能用高制作精度制作。例如，中心轴孔17和外周面18的同心度能用几μm单位的精度，中心轴孔17的内径和外周面18的外径也能各自用几μm单位的精度制作。在本实施例中，利用只将光纤3插通到这种尺寸精度高的箍16的中心轴孔17内，自动地使箍16的外周面18和光纤3同心地位置相合。另一方面，为由中心轴部的芯线和其外侧的包层组成的光纤3自身外径的制作精度也达到±5％，例如，在公称外径500μm的光纤3中，实际的外径是在475μm—525μm的宽的范围，也有不能在μm级的同心位置相合的情况。这里，在本实施例中，作为箍16，多个地等分光纤3的外径的尺寸误差范围，准备能穿设有分割的各范围的中心的公称外径和同径的公称内径的中心轴孔17的多个种类的箍16，使具有对应于光纤3的实际的外径尺寸的内径尺寸的中心轴孔17对应于穿设的箍16。在这种箍16的中心轴孔17的前端部形成大的直径部17a。

连接器主体15，只要是在前端使前述箍16能保护突出规定长度的结构，无论怎样形成都可以，能用各种形式实施。例如，在圆柱的中心轴上同轴地穿设中心轴孔21，在有接受光纤的后端部21a和中间部21b和接受箍16的前端部21c的形状设置这种中心轴孔21构成连接器主体15，也能在中心轴孔21的前端部21c固定箍16。这时，对于中心轴孔21的前端部21c，必须设置使箍16从连接器的主体15突出规定长度那样的深度。

如图4所示，使用保护套筒19时，光纤的插入变得容易并能保护光纤。

在本实施例中，连接器主体15，由在前端使箍16嵌入的金属保护套筒19，以及在保护套筒19的外侧沿轴方向自由移动及自由旋转地被外装的与棱镜单元侧的固着筒(未图示)旋合的阴螺纹部20a形成的固着筒20等形成。进一步说明时，保护套筒19形成略呈管状，中心轴孔21的后端部21a，形成能插入设置被覆材料7的光缆8部分的大小，中间部21b，形成能插入去除被覆材料7的光纤3的大小，前端部21c，形成能压入前述陶瓷制的箍16的大小。此外，在保护套筒19的前端面，为不与棱镜单元相对旋转连接，向前方突出设置卡合突部22。卡合突部22，与设置于棱镜单元2、4的卡合凹部(未图示)卡合，防止相对旋转。此外，在保护套筒19的外周阶梯部23和固着筒20间，加装压缩弹簧24。压缩弹簧24，在棱镜单元2、4上安装连接器主体15时，卡合突部22推压保护套筒19使其不从棱镜单元2、4的卡合凹部脱开。为此确保防止前述的相对旋转。

接着，用图5和图6对本实施例的作用进行说明。

首先，测量去除被覆材料的前端部的光纤3的外径，选择准备固着在连接器主体15中的箍16的中心轴17的内径与测量到的光纤3的实际外径相对应的光纤连接器14。

接着，仅根据露出的前述光纤3设置后部的被覆材料7的光缆8的外周面涂敷粘接剂25，将靠其后端部21a侧的光纤3插入到已准备的中空光纤连接器14的保护套筒19的中心轴孔21内。这时，去除被覆材料7的光纤3，穿通保护套筒19的中心轴孔21，继续顺次插入到箍16的中心轴孔17内。而且，光缆8的被覆材料7的前端插入到与保护套筒19的中心轴孔21的后端部21a的前端对接为止，使具有前述粘接剂25并粘接光缆8的被覆材料7与保护套筒19。

这样，在本实施例中，利用使去除被覆材料7的光纤3插入箍16的中心轴孔17中，因中心轴孔17有使光纤3同心地插通的内径，所以光纤3的外周面和箍16的外侧面自动且可靠地同心地位置相合。这种使同心位置相合的作业，与以住技术例比较显得很简单。而且结构也简单，光纤连接器14本身的组装也容易，费用也低廉。

此外，在这样组装的光纤3和光纤连接器14中，在棱镜单元侧的连接筒标记连接到从连接器主体15突出规定长度的箍16的外周面18的同时，使卡合突部22和棱镜单元侧的卡合凹部(未图示)卡合，使光纤3和棱镜单元在三维空间中相互正确地位置相合，其后具有相互的固着筒20以无位置偏差地连接固定。因此，与箍16保持同心的光纤3和棱镜单元侧的位置调整成为简单，能使大功率激光在光纤3的端面确实地聚焦，能加热构成光纤连接器14的构件，又能可靠地防止烧损。这时，因光纤3的外周面与箍16的外周面18同心地位置相合，棱镜单元侧和光纤3的位置相合可以一次进行，在其后的光纤3的更换时能省略其位置相合。也就是说，在调换光纤3时，新的光纤3与箍16正确地同心地位置相合，设置在与调换前的光纤3完全相同的位置，同时与棱镜单元侧也自动地位置相合。因此，在光纤3的射入侧和射出侧，大功率激光能不断地在光纤3的端面正确地聚焦，可靠地防止光纤3端面的烧损。

此外，例如在光纤3和箍16的中心轴孔17的内面间即使射入大功率激光，也因中心轴孔17的长度较长，在二者之间行进的途中被扩散，也能防止被覆材料7部分被烧损。

接着，对在光纤连接器14的连接器主体15上设置保护套筒19的作用效果进行说明。

根据图4所示的光纤连接器14，对于构成连接器主体15的保护套筒19，由于嵌着箍16，而能简单地组装。因此，预先准备对应于光纤3的外径的制作精度偏差的中心轴孔17的内径大小不同的箍16，利用选择具有适当地与插入光纤3的外径相对应内径的中心轴孔17可穿设的箍16，使嵌着在保护套筒19中，形成光纤连接器14，或者利用从已经整体的嵌合的保护套筒19和箍16的组装体中同样地选择合适的箍16，能简单可靠地进行该光纤3和箍16的同心的位置相合。此外，因保护套筒19和箍16在不同体上形成，利用与中心轴孔21的前端部21c的内径相同种类的保护套筒19和中心轴孔17的内径不同种类的箍16组合，能简单地制造得到适当地对应多种光纤3外径的光纤连接器14。与整体地构成保护套筒19和箍16相比较，能非常简单且低费用地进行制造。

这样，设置保护套筒19作为光纤连接器14的连接器主体15的结构要素，利用固定箍16在其前端，在达到前述第一个目的同时，进而也适当地对应光纤3外径的制作精度的偏差，能正确地进行光纤3和箍16、进而与棱镜单元侧的同心位置相合。

接着，对图7和图8进行说明。

图7表示为达到本发明的前述第三个目的，通过由图5所示的本发明的光纤连接器14，在发挥前述作用效果的同时，进而可靠地防止激光从光纤的外周面射出，可靠地防止构成光纤连接器的构件烧损、损坏而形成的实施例。

本实施例，对于图5所示的实施例，进而在箍16的中心轴孔17的内周面和光纤3的外周面间通过低折射率粘接剂26使两者粘接。

作为这种低折射率粘接剂26，例如，用硅树脂系列粘接剂等的比光纤3的折射率低的低折射率，例如使用由具有1.4以下折射率的材料组成的低折射率粘接剂。之所以使低折射率粘接剂26的折射率做到比光纤3的折射率值低，是为了使从光纤3的外周面射出的激光由于折射率的差而在低折射率粘接剂26层中向光纤3侧反射返回。

又，由被覆材料7被覆的光缆8部分，也可对保护套筒19用低折射率粘接剂26粘接，此外，这部分为确保粘接强度也可用环氧树脂等粘接剂25进行粘接。

接着，对本实施例的装配作业进行说明。

首先，测量去除被覆材料7的光纤3的外径，选择准备固着在光纤连接器14的连接器主体15上的保护套筒19的箍16的中心轴孔17的内径对应于测量到的光纤3的实际外径和低折射率粘接剂26的层厚合计的光纤连接器14。

接着，在光纤3和光缆8的外周面涂敷低折射率粘接剂26，将靠其后端部21a侧的光纤3插入到前述那样准备好的中空光纤连接器14的保护套筒19的中心轴孔21内。这时，去除被覆材料7的光纤3，穿通保护套筒19的中心轴孔21，继续顺次插入到箍16的中心轴孔17内。而且，光缆8的被覆材料7的前端插入到与保护套筒19的中心轴孔21的后端部21a的前端对接为止，使具有前述低折射率的粘接剂26粘接光纤3和箍16的同时，粘接光缆8的被覆材料7和保护套筒19。

在这样形成的本实施例中，通过具有低折射率的粘接剂26发挥使光纤3和箍16粘接的作用效果的同时，发挥与前述各实施例相同的作用效果。

首先，对低折射率粘接剂26的作用效果进行说明。

如本实施例那样，利用对于箍16具有硅树脂系列粘接剂等的比光纤3的折射率低的低折射率粘接剂26粘接光纤3时，用异常的射入角度射入从由被加工物反射的激光等的棱镜单元侧照射的激光到光纤连接器14，在从光纤3的包层射出到外部的场合中，这种激光也由于前述低折射率粘接剂26反射并再次射入光纤3的内部，能可靠地防止从光纤3的外周射出。其结果，利用从光纤3的包层射出到外部的激光，达到能可靠地防止烧损保护套筒19和箍16等的内周面、并能可靠地防止烧损、损坏光纤3等效果。

通常，光纤3的包层的折射率，在SI(阶梯折射率)型的场合是1.439，在GI(缓变折射率)型的场合是1.452，在本实施例形态中，因用折射率为1.4以下的低折射率粘接剂26粘接光纤3的外周部，所以在图8中B或C所示的异常射入角度，在射入激光从光纤3的外周射出的场合，也由于低折射率粘接剂26折射再次射入光纤3的内部。

因此，在本实施例中，因利用折射率1.4以下的低折射率粘接剂26粘接光纤3的外周部，所以即使从被加工物反射的激光射入光纤3、并从光纤3的包层射出到外部的场合中，这种激光也由于前述低折射率粘接剂26折射并可再次射入光纤3的内部，其结果，利用从光纤3的包层射出到外部的激光，达到能可靠地防止烧损保护套筒19和箍16等的内周面、并具有能可靠地防止烧损、损坏光纤3等效果。

此外，在本实施例中，因光纤连接器14是从连接器主体15仅按规定长度突出箍16而形成，所以同时发挥下面的作用效果。

也就是说，光纤3和在该光纤3内插状态连接棱镜单元侧的箍16能正确地同心地形成位置相合，能使大功率激光在光纤3的端面可靠地聚焦，既能加热构成光纤连接器14的构件，又能可靠地防止被烧损，结构简单，容易装配，在一次进行与棱镜单元侧的位置相合后调换光纤3时，能完全不必进行与棱镜单元侧再次的位置相合。

进而，在本实施例中，设置保护套筒19作为光纤连接器14的连接器主体15的构成要素，因在这种保护套筒19中形成使箍16连接固定，所以同时发挥下面的作用效果。

也就是说，适当地对应去除被覆材料7的光纤3的外径的制作精度的偏差，能使该光纤3和连接棱镜单元侧的箍16以及棱镜单元侧正确地同心地位置相合。

又，在光纤3的两端部各自连接射入侧或射出侧的棱镜单元的场合，最好在两方安装相同构造的光纤连接器14。其理由是，光纤3的两端成为完全相同的构造，能对连接方向错误等问题的发生防患于未然。而且，在这样的连接状态，从未图示的激光发生装置射出的激光通过光纤3传送到加工侧为止，从这种光纤3通过射出侧的棱镜单元照射激光到未图示的被加工物上进行规定的加工是令人满意的。

又，本发明不限于前述实施例，能根据需要进行种种变更。

Claims

1.一种光纤连接器，其特征在于，有对应去除被覆材料的光纤的外径、使该光纤能同心地插通的内径的中心轴孔和与该中心轴孔同心的外周面的圆筒状的陶瓷制成的箍，从连接器主体突出规定长度形成。

2.一种光纤连接器，其特征在于，作为连接器主体结构要素主要是设置保持设有被覆材料的光纤电缆部分的保护套筒，有对应去除被覆材料的光纤的外径、使该光纤能同心地插通的内径的中心轴孔和有与该中心轴孔同心的外周面的圆筒状的陶瓷制成的箍，固定在所述保护套筒的一端并使所述的箍从所述连接器主体突出规定长度形成。

3.一种光纤连接器，其特征在于，有对应去除被覆材料的光纤的外径、使该光纤能同心地插通的内径的中心轴孔和与该中心轴孔同心的外周面的圆筒状的陶瓷制成的箍，从连接器主体突出规定长度，利用具有比所述光纤的折射率低的低折射率的粘接剂，至少用于将所述光纤与所述箍的粘接。

4.一种光纤连接器，其特征在于，作为连接器主体结构要素主要是设置保持设有被覆材料的光纤电缆部分的保护套筒，有对应去除被覆材料的光纤的外径、使该光纤能同心地插通的内径的中心轴孔和与该中心轴孔同心的外周面的圆筒状的陶瓷制成的箍，固定在所述保护套筒的一端并使所述的箍从所述连接器主体突出规定长度，利用具有比所述光纤的折射率低的低折射率的粘接剂，至少用于将所述光纤与所述箍的粘接。

5.如权利要求3所述的光纤连接器，其特征在于，用硅树脂系列粘接剂作为所述低折射率粘接剂。

6.如权利要求4所述的光纤连接器，其特征在于，用硅树脂系列粘接剂作为所述低折射率粘接剂。