JP2004170741A - レーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】戻り光によって焼損することのないレーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置を提供することにある。
【解決手段】コア３の周りをクラッド５で包囲し、さらに、クラッド５の周りをアウターコア７で包囲した光ファイバー心線９と、この光ファイバー心線９の周りを包囲する被覆材１１とからなる光ファイバー９のレーザ光の入射端部または出射端部の少なくとも一方において、前記アウターコア７より大きい屈折率をもつ物質１３が、その物質１３とアウターコア７との中間の屈折率をもつ接着剤１５を介してアウターコア７と接着していることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】コア３の周りをクラッド５で包囲し、さらに、クラッド５の周りをアウターコア７で包囲した光ファイバー心線９と、この光ファイバー心線９の周りを包囲する被覆材１１とからなる光ファイバー９のレーザ光の入射端部または出射端部の少なくとも一方において、前記アウターコア７より大きい屈折率をもつ物質１３が、その物質１３とアウターコア７との中間の屈折率をもつ接着剤１５を介してアウターコア７と接着していることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高出力レーザ光の伝達に適したレーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置に関し、特に戻り光に対して耐性の強いレーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ファイバー１０１は、図３に示されているように、中心部に光を伝搬させるためのコア１０３、このコア１０３の周りにコア１０３より屈折率の低いクラッド１０５が包囲しており、このクラッド１０５の外側にはクラッド１０５より屈折率の高いアウターコア１０７が包囲して光ファイバー心線１０９が構成され、さらに、このアウターコア１０７の周りには操作を容易にするために例えば樹脂による被覆材１１１によって包囲されている。
【０００３】
レーザ光を光ファイバー１０１に入射するには、レンズなどの集光光学系で光ファイバー１０１の端面上に集光し、その集光径をコア１０３の直径以下の大きさにしなければならない。また、そのときの集光角度は、コア１０３とクラッド１０５の屈折率差から決定される臨界角以内でなければならない。このように正常に光ファイバー１０１のコア１０３に入射された光は、コア１０３とクラッド１０５の境界で全反射しコア１０３内を伝搬し、他方の光ファイバー１０１の端部からレーザ光が出射される。
【０００４】
上記以外の場合、例えば集光径がコア１０３の直径より大きい、集光角度が光ファイバー１０１で規定されている臨界角度よりも大きい場合は、光ファイバー１０１に入射されたレーザ光はコア１０３内を伝搬せずに、クラッド１０５およびアウターコア１０７に広がり、アウターコア１０７の側面と大気との境界で全反射して伝搬していく。アウターコア１０７内を伝搬するレーザ光がアウターコア１０７の外側に包囲されている被覆材１１１に到達すると、被覆材１１１はレーザ光を吸収し、やがて発熱する。レーザ光が高出力の場合、この発熱量は大きく光ファイバー心線１０９を焼損するまでに至る。
【０００５】
【特許文献１】
西独国特許第４３０５３１３号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記光ファイバー１０１を伝達手段として使用してレーザ加工を行う場合、被加工材料であるワークからレーザ光が反射され、再び光ファイバー１０１の出射端に戻ってくることがある。これを戻り光と呼ぶが、戻り光は光ファイバー１０１の出射後に集光光学系の通過、被加工面での反射などにより、光ファイバー１０１の出射直後のレーザ光に比べてビーム品質が劣化している。
【０００７】
したがって、被加工材料から反射されたレーザ光（戻り光）が再び光ファイバー１０１の出射端面上に集光された場合、集光径はコア１０３の直径より大きく、しかも集光角度は臨界角度以内とは限らない。この場合、戻り光はアウターコア１０７に広がり、被覆材１１１を加熱し、光ファイバー心線１０９の焼損にいたるという問題がある。
【０００８】
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、戻り光によって焼損することのないレーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明のレーザ光伝達用光ファイバーは、コアの周りをクラッドで包囲し、さらに、クラッドの周りをアウターコアで包囲した光ファイバー心線と、この光ファイバー心線の周りを包囲する被覆材とからなる光ファイバーのレーザ光の入射端部または出射端部の少なくとも一方において、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアに接着した構成であることを特徴とするものである。
【００１０】
したがって、アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアと接着しているから、伝搬してきたレーザ光はアウターコアから外側の高屈折率の物質へ漏出していく。その結果、アウターコアを伝搬してきたレーザ光は被覆材に達することがないので、光ファイバー心線の焼損が防止される。
【００１１】
請求項２によるこの発明のレーザ光伝達装置は、コアの周りをクラッドで包囲し、さらに、クラッドの周りをアウターコアで包囲した光ファイバー心線と、この光ファイバー心線の周りを包囲する被覆材とからなる光ファイバーのレーザ光入射端部または出射端部の少なくとも一方において、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアに接着してレーザ光伝達用光ファイバーを構成し、このレーザ光伝達用光ファイバーにおけるアウターコアと接触させた物質を保持するホルダーに温度センサを備え、この温度センサからの信号によって異常を検出した場合、レーザ発振器を停止させることを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアと接着してレーザ光伝達用光ファイバーを構成し、このレーザ光伝達用光ファイバーにおけるアウターコアと接触させた物質を保持するホルダーに温度センサが備えられているから、アウターコアにレーザ光が入射した場合、物質よりレーザ光が漏出するので、漏出したレーザ光によりホルダーが加熱されホルダーの温度は上昇するが、このとき温度センサにより温度が検出される。そして、温度センサより信号がレーザ発振器に入りレーザ発振器が停止される。その結果、光ファイバー心線の焼損が防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１を参照するに、レーザ光伝達用光ファイバー１は、中心部に光を伝搬させるための例えば屈折率が１．４５２の石英ガラスからなるコア３を有し、このコア３の周りにコア３より屈折率の低い例えば屈折率が１．４３９の石英ガラスからなるクラッド５が包囲しており、このクラッド５の外側にはクラッド５より屈折率の高い例えば屈折率が１．４５２の石英ガラスからなるアウターコア７が包囲して光ファイバー心線９が構成され、さらに、このアウターコア７の周りには操作を容易にするためのに例えば樹脂による被覆材１１によって包囲されている。
【００１５】
前記アウターコア７より屈折率の高い物質としての例えば屈折率が１．７５５のサファイア１３が前記光ファイバー心線９の先端から適当な距離例えば２ｍｍから５０ｍｍの距離でアウターコア７の外側に配されており、例えば屈折率が１．５６の接着剤１５（ＵＶ（紫外線）硬化接着剤）を介してアウターコア７と接触している。
【００１６】
アウターコア７にレーザ光が入射した場合、アウターコア７の外側が空気である部分はアウターコア７と空気との境界で全反射してレーザ光は伝搬される。しかし、レーザ光がアウターコア７の外側にアウターコア７より屈折率の高い物質としての例えば屈折率が１．７５５のサファイア１３が接触しているときには、伝搬してきたレーザ光はアウターコア７から外側の屈折率の高い接着剤１５を介してサファイア１３へ漏出していく。この結果、アウターコア７を伝搬してきたレーザ光は被覆材１１に達することがないので、光ファイバー心線９の焼損を防止することができる。
【００１７】
図２にはレーザ光伝達装置１７の例が示されている。図２において、図１における部品と同じ部品には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図２において、接着剤１５を介してアウターコア７と接触している屈折率の高いサファイア１３を配した光ファイバー心線９を例えば銅、アルミなどのホルダーとなる金属体１９に内包している。前記サファイア１３の上部の金属体１９中には温度センサ２１が埋め込まれている。また、被覆材１１の前方端面側には光ファイバー心線９が通る穴２３のあいたアパーチャー２５が設けられており、前記サファイア１３から漏れたレーザ光が被覆材１１に達することを防止することができる。
【００１８】
上記構成により、前記アウターコア７にレーザ光が入射した場合、サファイア１３よりレーザ光が漏出するので、漏出したレーザ光により金属体が加熱され金属体の温度は上昇するが、このとき温度センサにより温度が検出される。そして、温度センサより信号がレーザ発振器に入りレーザ発振器が停止される。その結果、光ファイバー心線の焼損を防止することができる。
【００１９】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００２０】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアと接着しているから、伝搬してきたレーザ光はアウターコアから外側の高屈折率の物質へ漏出していく。その結果、アウターコアを伝搬してきたレーザ光は被覆材に達することがないので、光ファイバー心線の焼損を防止することができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアに接着してレーザ光伝達用光ファイバーを構成し、このレーザ光伝達用光ファイバーにおけるアウターコアと接触させた物質を保持するホルダーに温度センサが埋め込まれているから、アウターコアにレーザ光が入射した場合、物質よりレーザ光が漏出するので、漏出したレーザ光によりホルダーが加熱されホルダーの温度は上昇するが、このとき温度センサにより温度が検出される。そして、温度センサより信号がレーザ発振器に入りレーザ発振器が停止される。その結果、光ファイバー心線の焼損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のレーザ光伝達用光ファイバーの断面図である。
【図２】この発明のレーザ光伝達装置の断面図である。
【図３】従来の光ファイバーの断面図である。
【符号の説明】
１ レーザ光伝達用光ファイバー
３ コア
５ クラッド
７ アウターコア
９ 光ファイバー心線
１１ 被覆材
１３ サファイヤ
１５ 接着剤
１７ レーザ光伝達装置
１９ 金属体（コネクタ）
２１ 温度センサ
２３ 穴
２５ アパーチャー
【発明の属する技術分野】
この発明は、高出力レーザ光の伝達に適したレーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置に関し、特に戻り光に対して耐性の強いレーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ファイバー１０１は、図３に示されているように、中心部に光を伝搬させるためのコア１０３、このコア１０３の周りにコア１０３より屈折率の低いクラッド１０５が包囲しており、このクラッド１０５の外側にはクラッド１０５より屈折率の高いアウターコア１０７が包囲して光ファイバー心線１０９が構成され、さらに、このアウターコア１０７の周りには操作を容易にするために例えば樹脂による被覆材１１１によって包囲されている。
【０００３】
レーザ光を光ファイバー１０１に入射するには、レンズなどの集光光学系で光ファイバー１０１の端面上に集光し、その集光径をコア１０３の直径以下の大きさにしなければならない。また、そのときの集光角度は、コア１０３とクラッド１０５の屈折率差から決定される臨界角以内でなければならない。このように正常に光ファイバー１０１のコア１０３に入射された光は、コア１０３とクラッド１０５の境界で全反射しコア１０３内を伝搬し、他方の光ファイバー１０１の端部からレーザ光が出射される。
【０００４】
上記以外の場合、例えば集光径がコア１０３の直径より大きい、集光角度が光ファイバー１０１で規定されている臨界角度よりも大きい場合は、光ファイバー１０１に入射されたレーザ光はコア１０３内を伝搬せずに、クラッド１０５およびアウターコア１０７に広がり、アウターコア１０７の側面と大気との境界で全反射して伝搬していく。アウターコア１０７内を伝搬するレーザ光がアウターコア１０７の外側に包囲されている被覆材１１１に到達すると、被覆材１１１はレーザ光を吸収し、やがて発熱する。レーザ光が高出力の場合、この発熱量は大きく光ファイバー心線１０９を焼損するまでに至る。
【０００５】
【特許文献１】
西独国特許第４３０５３１３号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記光ファイバー１０１を伝達手段として使用してレーザ加工を行う場合、被加工材料であるワークからレーザ光が反射され、再び光ファイバー１０１の出射端に戻ってくることがある。これを戻り光と呼ぶが、戻り光は光ファイバー１０１の出射後に集光光学系の通過、被加工面での反射などにより、光ファイバー１０１の出射直後のレーザ光に比べてビーム品質が劣化している。
【０００７】
したがって、被加工材料から反射されたレーザ光（戻り光）が再び光ファイバー１０１の出射端面上に集光された場合、集光径はコア１０３の直径より大きく、しかも集光角度は臨界角度以内とは限らない。この場合、戻り光はアウターコア１０７に広がり、被覆材１１１を加熱し、光ファイバー心線１０９の焼損にいたるという問題がある。
【０００８】
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、戻り光によって焼損することのないレーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明のレーザ光伝達用光ファイバーは、コアの周りをクラッドで包囲し、さらに、クラッドの周りをアウターコアで包囲した光ファイバー心線と、この光ファイバー心線の周りを包囲する被覆材とからなる光ファイバーのレーザ光の入射端部または出射端部の少なくとも一方において、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアに接着した構成であることを特徴とするものである。
【００１０】
したがって、アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアと接着しているから、伝搬してきたレーザ光はアウターコアから外側の高屈折率の物質へ漏出していく。その結果、アウターコアを伝搬してきたレーザ光は被覆材に達することがないので、光ファイバー心線の焼損が防止される。
【００１１】
請求項２によるこの発明のレーザ光伝達装置は、コアの周りをクラッドで包囲し、さらに、クラッドの周りをアウターコアで包囲した光ファイバー心線と、この光ファイバー心線の周りを包囲する被覆材とからなる光ファイバーのレーザ光入射端部または出射端部の少なくとも一方において、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアに接着してレーザ光伝達用光ファイバーを構成し、このレーザ光伝達用光ファイバーにおけるアウターコアと接触させた物質を保持するホルダーに温度センサを備え、この温度センサからの信号によって異常を検出した場合、レーザ発振器を停止させることを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアと接着してレーザ光伝達用光ファイバーを構成し、このレーザ光伝達用光ファイバーにおけるアウターコアと接触させた物質を保持するホルダーに温度センサが備えられているから、アウターコアにレーザ光が入射した場合、物質よりレーザ光が漏出するので、漏出したレーザ光によりホルダーが加熱されホルダーの温度は上昇するが、このとき温度センサにより温度が検出される。そして、温度センサより信号がレーザ発振器に入りレーザ発振器が停止される。その結果、光ファイバー心線の焼損が防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１を参照するに、レーザ光伝達用光ファイバー１は、中心部に光を伝搬させるための例えば屈折率が１．４５２の石英ガラスからなるコア３を有し、このコア３の周りにコア３より屈折率の低い例えば屈折率が１．４３９の石英ガラスからなるクラッド５が包囲しており、このクラッド５の外側にはクラッド５より屈折率の高い例えば屈折率が１．４５２の石英ガラスからなるアウターコア７が包囲して光ファイバー心線９が構成され、さらに、このアウターコア７の周りには操作を容易にするためのに例えば樹脂による被覆材１１によって包囲されている。
【００１５】
前記アウターコア７より屈折率の高い物質としての例えば屈折率が１．７５５のサファイア１３が前記光ファイバー心線９の先端から適当な距離例えば２ｍｍから５０ｍｍの距離でアウターコア７の外側に配されており、例えば屈折率が１．５６の接着剤１５（ＵＶ（紫外線）硬化接着剤）を介してアウターコア７と接触している。
【００１６】
アウターコア７にレーザ光が入射した場合、アウターコア７の外側が空気である部分はアウターコア７と空気との境界で全反射してレーザ光は伝搬される。しかし、レーザ光がアウターコア７の外側にアウターコア７より屈折率の高い物質としての例えば屈折率が１．７５５のサファイア１３が接触しているときには、伝搬してきたレーザ光はアウターコア７から外側の屈折率の高い接着剤１５を介してサファイア１３へ漏出していく。この結果、アウターコア７を伝搬してきたレーザ光は被覆材１１に達することがないので、光ファイバー心線９の焼損を防止することができる。
【００１７】
図２にはレーザ光伝達装置１７の例が示されている。図２において、図１における部品と同じ部品には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図２において、接着剤１５を介してアウターコア７と接触している屈折率の高いサファイア１３を配した光ファイバー心線９を例えば銅、アルミなどのホルダーとなる金属体１９に内包している。前記サファイア１３の上部の金属体１９中には温度センサ２１が埋め込まれている。また、被覆材１１の前方端面側には光ファイバー心線９が通る穴２３のあいたアパーチャー２５が設けられており、前記サファイア１３から漏れたレーザ光が被覆材１１に達することを防止することができる。
【００１８】
上記構成により、前記アウターコア７にレーザ光が入射した場合、サファイア１３よりレーザ光が漏出するので、漏出したレーザ光により金属体が加熱され金属体の温度は上昇するが、このとき温度センサにより温度が検出される。そして、温度センサより信号がレーザ発振器に入りレーザ発振器が停止される。その結果、光ファイバー心線の焼損を防止することができる。
【００１９】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００２０】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアと接着しているから、伝搬してきたレーザ光はアウターコアから外側の高屈折率の物質へ漏出していく。その結果、アウターコアを伝搬してきたレーザ光は被覆材に達することがないので、光ファイバー心線の焼損を防止することができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアに接着してレーザ光伝達用光ファイバーを構成し、このレーザ光伝達用光ファイバーにおけるアウターコアと接触させた物質を保持するホルダーに温度センサが埋め込まれているから、アウターコアにレーザ光が入射した場合、物質よりレーザ光が漏出するので、漏出したレーザ光によりホルダーが加熱されホルダーの温度は上昇するが、このとき温度センサにより温度が検出される。そして、温度センサより信号がレーザ発振器に入りレーザ発振器が停止される。その結果、光ファイバー心線の焼損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のレーザ光伝達用光ファイバーの断面図である。
【図２】この発明のレーザ光伝達装置の断面図である。
【図３】従来の光ファイバーの断面図である。
【符号の説明】
１ レーザ光伝達用光ファイバー
３ コア
５ クラッド
７ アウターコア
９ 光ファイバー心線
１１ 被覆材
１３ サファイヤ
１５ 接着剤
１７ レーザ光伝達装置
１９ 金属体（コネクタ）
２１ 温度センサ
２３ 穴
２５ アパーチャー
Claims (2)
- コアの周りをクラッドで包囲し、さらに、クラッドの周りをアウターコアで包囲した光ファイバー心線と、この光ファイバー心線の周りを包囲する被覆材とからなる光ファイバーのレーザ光の入射端部または出射端部の少なくとも一方において、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアに接着した構成であることを特徴とするレーザ光伝達用光ファイバー。
- コアの周りをクラッドで包囲し、さらに、クラッドの周りをアウターコアで包囲した光ファイバー心線と、この光ファイバー心線の周りを包囲する被覆材とからなる光ファイバーのレーザ光入射端部または出射端部の少なくとも一方において、前記アウターコアより大きい屈折率をもつ物質が、その物質とアウターコアとの中間の屈折率をもつ接着剤を介してアウターコアに接着してレーザ光伝達用光ファイバーを構成し、このレーザ光伝達用光ファイバーにおけるアウターコアと接触させた物質を保持するホルダーに温度センサを備え、この温度センサからの信号によって異常を検出した場合、レーザ発振器を停止させることを特徴とするレーザ光伝達装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002337462A JP2004170741A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | レーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002337462A JP2004170741A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | レーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004170741A true JP2004170741A (ja) | 2004-06-17 |
Family
ID=32700969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002337462A Pending JP2004170741A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | レーザ光伝達用光ファイバーおよびレーザ光伝達装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004170741A (ja) |
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-
2002
- 2002-11-21 JP JP2002337462A patent/JP2004170741A/ja active Pending
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