JP2004341183A - 光ファイバ終端器 - Google Patents
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Abstract
【課題】光ファイバを無反射終端する光ファイバ終端器の変形や劣化等の不都合を抑制する。
【解決手段】光ファイバ4の端面4bから出射する出射光Lを受光する受光部5と、該受光部5と前記光ファイバ4の端面4bとの間に配置された光拡散手段11と、前記受光部5と前記光ファイバ4の端面4bとの間に内部空間7を確保したハウジング1とを有し、前記光ファイバ4の端面4bから出射する光Lが前記光拡散手段11によって拡散された状態で前記受光部5に照射されるようにして光ファイバ終端器10を構成する。これにより、光ファイバ4から出射される光Lを広い面積に拡散して受光させることができるので、集中的な照射による局所的な過熱が抑制され、光Lが例えば高出力のレーザであっても、長期に亘って安定的に使用可能な光ファイバ終端器10となる。
【選択図】 図1
【解決手段】光ファイバ4の端面4bから出射する出射光Lを受光する受光部5と、該受光部5と前記光ファイバ4の端面4bとの間に配置された光拡散手段11と、前記受光部5と前記光ファイバ4の端面4bとの間に内部空間7を確保したハウジング1とを有し、前記光ファイバ4の端面4bから出射する光Lが前記光拡散手段11によって拡散された状態で前記受光部5に照射されるようにして光ファイバ終端器10を構成する。これにより、光ファイバ4から出射される光Lを広い面積に拡散して受光させることができるので、集中的な照射による局所的な過熱が抑制され、光Lが例えば高出力のレーザであっても、長期に亘って安定的に使用可能な光ファイバ終端器10となる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバレーザなどの高出力の光を出射する光ファイバの未使用の端面に用いられる光ファイバ終端器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ファイバが他のファイバ等に接続されず開放されている未使用の端面においては、該端面で光が反射して光ファイバを戻る方向に伝播すると、その戻り光により伝送特性が劣化し、雑音や歪みが増加するという問題がある。しかし、光を透過させて外部に放射すれば、周囲の物品や人体に有害となる。そこで、光ファイバの未使用端面におけるレーザ光の反射および透過を防止するため、終端器を設けて光ファイバの無反射終端処理を行っていた。
光ファイバの未使用端面の終端方法としては、光ファイバを光コネクタにより成端して、該光コネクタに樹脂製キャップを付ける方法(例えば特許文献1〜3を参照)、光ファイバの未使用端面近傍の先端部を、伝送が許容される曲率以上に曲げて、光ファイバの側面から徐々に光を放射する方法(例えば特許文献4を参照)、光ファイバの未使用端面にコアレスファイバを融着接続して、該コアレスファイバから光を拡散させる方法などがある(例えば特許文献5を参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−231146号公報
【特許文献2】
特開平11−281845号公報
【特許文献3】
特開2001−290046号公報
【特許文献4】
特開平07−020327号公報
【特許文献5】
特開平07−225325号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ファイバが、光ファイバレーザなどの高出力の光(200mW以上、例えば1W程度)を出射するものである場合、光コネクタに前述のキャップを装着したときに、出射光が集中的に照射されると、光が熱に変換されて局所的に高温に過熱され、キャップの変形や劣化、寿命の短縮といった不都合が生じる可能性がある。
光ファイバの先端部を曲げた光ファイバ終端器を用いた場合、クラッドに放射した光が減衰すると、光のエネルギーから熱が生じることになる。この結果、曲げた先端部の周囲が局所的に高温に過熱されるおそれがあり、やはり上述のキャップの場合と同様の不都合がある。
【0005】
コアレスファイバを融着接続した光ファイバ終端器の場合、レーザ光は指向性や直進性が強いので、コアレスファイバを他の光ファイバと融着した側と反対側の端面(特許文献5の図1(a)における「反射点」)まで到達してしまい、該端面で光が反射して無視できない強度の戻り光が生じたり、当該反対側の端面から光を十分に拡散できないまま、高い強度でコアレスファイバ外に出射して、終端器のハウジングなどを局所的に過熱してしまうおそれがある。
【0006】
本発明は、上述の問題を解決するために提案されたもので、光ファイバを無反射終端する光ファイバ終端器の変形や劣化等の不都合を抑制することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、光ファイバの端面から出射する光を受光する受光部と、該受光部と光ファイバの端面との間に配置された光拡散手段と、前記受光部と前記光ファイバの端面との間に内部空間を確保したハウジングとを有し、前記光ファイバの端面から出射する光が前記光拡散手段によって拡散された状態で前記受光部に照射されるように構成したことを特徴とする光ファイバ終端器を提供する。
前記光拡散手段として、凸レンズを用いることができ、この場合、凸レンズと前記受光部との距離が凸レンズの焦点距離の2倍よりも長くなるようにする。
また、前記光拡散手段としては、回折格子を用いることもできる。
上記光ファイバ終端器においては、前記光ファイバをフェルールの光ファイバ穴に挿通して、前記光拡散手段を前記フェルールの端面に配設する構成を採用することができる。
さらに本発明は、フェルールの光ファイバ穴に挿通された光ファイバと、該光ファイバの端面から出射する光を受光する受光部と、前記受光部と前記光ファイバの端面との間に内部空間を確保したハウジングとを有し、前記光ファイバの端面が、前記フェルールの端部とともに凸球面研磨されることにより、該光ファイバの端面から出射する光が拡散された状態で前記受光部に照射されるように構成したことを特徴とする光ファイバ終端器を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図1は、本発明の光ファイバ終端器の一例を示す概略構成図であり、図2は、この光ファイバ終端器10の機能を説明する模式図である。
図1,図2に示すように、この光ファイバ終端器10は、ハウジング1と、該ハウジング1内に収容され、光ファイバ4を保持したフェルール2を備えている。ハウジング1は、合成樹脂などにより成形されたものであり、スリーブ状の側壁部1aと、この側壁部1aの軸方向の一端を塞ぐ底部1bとを有する。
フェルール2は、ジルコニア、アルミナなどのセラミックやガラスなどの硬質の材料からなり、該フェルール2の両端2a,2b間に亘って光ファイバ穴3が形成されている。光ファイバ4は、光ファイバ穴3に内装されて保持されている。
【0009】
この光ファイバ終端器10によって終端すべき光ファイバ25は、ここでは樹脂被覆を有する光ファイバ心線であり、光コネクタ20(光コネクタプラグ)によってコネクタ成端されている。より具体的には、先端部の樹脂被覆が除去されて裸光ファイバ24が露出されており、さらに上記裸光ファイバ24が光コネクタ20のフェルール22内部に形成された光ファイバ穴23に内装され、フェルール22によって保持されている。裸光ファイバ24の端面は、フェルール22の接合端面22aに露出されている。光ファイバ25は、光コネクタ20の接合端面22aと反対側である後端側(図1の左側)から引き出されている。光コネクタ20の後端側には、光ファイバ25を保護するゴム(エラストマー)製のブーツ26が装着されている。
【0010】
光ファイバ終端器10のハウジング1は、光コネクタアダプタ30に挿入して、光ファイバ4,24同士を光接続できるように構成されている。光ファイバ終端器10のフェルール2の端部2a,2bのうち、ハウジング1の開口1cに露出された側の端部2aは、光コネクタ20の接合端面22aと突き合わせ可能な接合端面となっている(以下、当該端部2aを接合端面2aということがある)。光ファイバ終端器10のフェルール2の接合端面2aと、光コネクタ20のフェルール22の接合端面22aとを突き合わせると、これらフェルール2,22に内装された光ファイバ4,24は、端面同士が突き合わされて光接続されるようになっている。これにより、終端すべき光ファイバ24を伝播する光は、接続用光ファイバ4を介して光拡散手段11まで到達するようになり、途中で外部に漏れることがない。
【0011】
ここでは、光ファイバ4,24の光接続を維持するため、割りスリーブ32が、フェルール2,22の外周面にまたがって装着されている。割りスリーブ32は、光コネクタアダプタ30の内部に形成されたスリーブホルダ31に保持されている。
光コネクタ20および光コネクタアダプタ30としては、特に限定はないが、例えばJIS C 5973等に規定されるSC形光コネクタ(SC:Single fiber Coupling)とすることができる。この他、フェルール22をハウジング21内に収容した構造の各種光コネクタを採用できる。
本実施の形態では、光コネクタアダプタ30は特に必須のものではなく、MT形光コネクタ(MT:Mechanically Transferable。例えばJIS C 5981に制定されるF12形光コネクタ等)といった、いわゆるフェルール自体が光コネクタプラグとして機能するものも採用できる。フェルールをハウジング内に収容した構造の光コネクタプラグや、フェルールとしては、多心用、単心用のいずれも採用可能である。
【0012】
フェルール2の端部2a,2bのうち、接合端面2aと反対側の端部2b(以下、後端部2bということがある)は、ハウジング21の内部空間7に臨んでいる。フェルール2に内装された上記光ファイバ4は、後端部2bから上記内部空間7に露出されている。
光ファイバ4の端面4bは、ハウジング1の底部1bの内面に対向する位置に配置されており、底部1bの内面が、光ファイバ4の端面4bから出射される光の照射を受ける受光部5となっている。
【0013】
さらに、光ファイバ4の後端部2b側の端面4bには、光拡散手段として、凸レンズ11が取り付けられている。凸レンズ11は、例えば周知のマイクロレンズを用いることができ、後端部2bへの取り付けは、例えば光学接着剤による接着とすることができる。この他、凸レンズ11として、フェルールの後端部2bに付着させた光学接着剤の液滴を硬化させたもの等を用いても差し支えない。
光ファイバ4のコアと凸レンズ11との屈折率差は、これらの境界面での反射を極力低減するため、小さいことが好ましく、ほとんど等しいことがより好ましい。
ハウジング1の内部空間7は、凸レンズ11と受光部5との距離が、凸レンズ11の焦点距離の少なくとも2倍となる程度の空間として確保されている。この結果、凸レンズ11の焦点Fは、ハウジング1の内部空間7にて結び、かつ、凸レンズ11に入射したときよりも受光部5に照射されたときのほうが、ビームの直径が広くなるようになっている。
【0014】
このため、光ファイバ24を伝播する光は、該光ファイバ24に接続された光ファイバ終端器10の光ファイバ4に入射し、さらに、後端部2b側の端面4bから内部空間7に放射される。このとき、凸レンズ11を透過することにより、収束して焦点Fを結び、さらに焦点F以遠ではビームが広がって拡散(発散)する。最終的には受光部5に照射される。受光部5では、ビームLが発散して広がっているため、光ファイバ4から出射したときよりも放射照度(単位面積当たりのパワー)が低下しており、ビームLのパワーを受光部5全体に分散して受けさせることができる。
【0015】
従来のように、光拡散手段を特に設けない場合、高出力のレーザでは、波面がほとんど広がることなく伝播するので、受光部までの距離を長くしても、放射照度が低下することなく、光ファイバの出射端に対向する箇所に集中的に照射され、局所的に高温に過熱されて上述した不都合が生じていた。
これに対して、本発明のように、ビームが広がって空間を伝播する場合、凸レンズ11から受光部5までの距離の2乗に比例して放射照度が低下するので、前記凸レンズ11から受光部5までの距離を十分長く確保することにより、出射光Lのパワーを分散し、ハウジング1への局所的な照射による著しい過熱を抑制することができる。光ファイバ4から出射される光Lを広い面積に拡散して受光させることができるので、集中的な照射による局所的な過熱が抑制され、光Lが例えば高出力(例えば出力200mW以上)のレーザであっても、長期に亘って安定的に使用可能な光ファイバ終端器10となる。
【0016】
例えば、光ファイバ4のコアの直径を約10μmとし、受光部5での受光した領域の直径を約5mmとすると、放射照度は、光ファイバ4から出射したときの約25万分の1倍となる。このためには、凸レンズ11と受光部5との距離を、凸レンズ11の焦点距離の約500倍(500は25万の平方根である)とすればよい。
ハウジング1の長さ(図1の左右方向の寸法)を短くするため、凸レンズ11の焦点距離は十分に短いことが望ましいが、凸レンズ11の直径は、少なくとも光ファイバ4のコアを覆うように、該コアの直径程度あればよいから、直径が十分に小さいレンズであれば、問題なく製造可能である。
【0017】
受光部5では、光Lを吸収することにより発熱が起きる。例えばレーザの出力が約1Wである場合(レーザの波長は特に限定されない)、受光部5で発生する熱は、熱の仕事当量により、約0.24カロリー毎秒となる。ハウジング1の材料は、エポキシ樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂などの通常のプラスチックでも十分放熱できると考えられる。また、高熱伝導性樹脂(例えば、低融点金属などの高熱伝導性フィラーを充填した樹脂など)を用いることも好ましい。
【0018】
さらに、受光部5に接して、ヒートシンク6を設けることができる。ここで、ヒートシンク6とは、放熱のため、ハウジング1の表面積を拡大させる構造物、あるいはハウジング1の表面を加工した構造をいう。ヒートシンク6としては、波状やひれ状の構成、多数のピンを有する構成などがあり、また、熱伝導性の高い材料としては、銅などの金属等が挙げられる。これにより、ハウジング1に生じた熱が、ヒートシンク6を経由して効率よく放熱されるようになり、ハウジング1の熱の蓄積および温度上昇が抑制される。
なお、ヒートシンク6は特に必須のものではなく、ハウジング1の外表面から徐々に放熱されるようにしてもよい。また、ヒートシンク6をハウジング1と同一の材料からなるものとし、ヒートシンク6とハウジング1とが一体に形成された構成とすることも可能である。
【0019】
以上説明したように、本実施の形態の光ファイバ終端器によれば、光ファイバの先端から出射された出射光が、光ファイバに戻ることを防止して、光ファイバを無反射に終端することができる。また、ハウジングの過熱による変形や劣化などの不都合が抑制されるので、長期にわたって安定的に使用することができる。光コネクタプラグと互換性があり、光コネクタアダプタを介して、光ファイバ終端器の光ファイバと、終端すべき光ファイバとの光接続およびその解除を、容易に行うことができ、操作性に優れる。
【0020】
以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明はこの実施の形態のみに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
図3は、光拡散手段として、凸レンズ11に代えて、凹レンズ12をフェルール2の後端部2bに取り付けた例である。
また、図4は、光拡散手段として、回折格子13を用いた例である。
これらの光ファイバ終端器10によっても、図1の光ファイバ終端器10と同様に、光ファイバ4からの出射光Lを拡散した状態で受光部5に照射することができ、ハウジング1の局所的な過熱を抑制することができる。
【0021】
図5は、本発明の光ファイバ終端器の他の例を示す概略構成図である。この光ファイバ終端器10は、光ファイバ穴3を有するフェルール2と、該フェルール2の光ファイバ穴3に挿通された光ファイバ4と、該光ファイバ4の端面4bから出射する光を受光する受光部5と、前記受光部5と前記光ファイバ4の端面4bとの間に内部空間7を確保したハウジング1とを有する。
フェルール2の受光部5と対向する端部2bは、凸球面状に研磨されており、これにより、該フェルール2に内挿された光ファイバ4の端面4bも、凸球面研磨されている。この研磨量を適宜調節することにより、光ファイバ4の端面4bが凸レンズとして機能するように加工されており、該光ファイバ4の端面4bから出射する光Lが拡散された状態で受光部5に照射されるようになっている。
【0022】
図5の光ファイバ終端器10によれば、光ファイバ4の端面4bから受光部5までの距離の2乗に比例して放射照度が低下するので、前記光ファイバ4の端面4bから受光部5までの距離を十分長く確保することにより、出射光Lのパワーを分散し、ハウジング1への局所的な照射による著しい過熱を抑制することができる。光ファイバ4から出射される光Lを広い面積に拡散して受光させることができるので、集中的な照射による局所的な過熱が抑制され、光Lが例えば高出力(例えば出力200mW以上)のレーザであっても、長期に亘って安定的に使用可能な光ファイバ終端器10となる。
【0023】
ここで、受光部5で光が拡散するためには、光ファイバ4の端面4bから受光部5までの距離を、光ファイバ4の端面4bの凸レンズの焦点距離の2倍よりも長くする。例えば、光ファイバ4のコアの直径を約10μmとし、受光部5での受光した領域の直径を約5mmとすると、放射照度は、光ファイバ4から出射したときの約25万分の1倍と著しく低減させることができる。このためには、光ファイバ4の端面4bと受光部5との距離を、光ファイバ4の端面4bの凸レンズの焦点距離の約500倍とすればよい。
【0024】
なお、この他の改変例としては、終端すべき光ファイバを他に漏れることなく光拡散手段に誘導することができれば、フェルールに内装した接続用の光ファイバを介する必要はなく、終端すべき光ファイバから直接または間接的に光拡散手段に光接続するようにする構成であればよい。
例えば、光コネクタ用のキャップの内側に凸レンズなどの光拡散手段を配設して、終端すべき光ファイバを成端した光コネクタの先端に上記キャップを装着したときに、前記光拡散手段が前記終端すべき光ファイバの端面に当接するように構成することも可能である。また、ARコートや屈折率整合剤などを用いて、界面での光の反射を抑制できるのであれば、終端すべき光ファイバと光拡散手段とを当接させる必要もない。
さらに、終端すべき光ファイバと光拡散手段とを適切に光接続できるのであれば、終端すべき光ファイバを光コネクタで成端することも必須でない。
終端すべき光ファイバとしては、通信用光ファイバ、計測用光ファイバの他、光カプラや光スプリッタなどの光部品に用いられる光ファイバなど、特に限定されることなく、本発明を適用することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ終端器によれば、光ファイバから出射される出射光を広い面積に拡散して受光させることができるので、集中的な照射による局所的な過熱が抑制される。従って、光が例えば高出力のレーザであっても、長期に亘って安定的に使用可能な光ファイバ終端器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバ終端器の一例を示す概略構成図である。
【図2】図1の光ファイバ終端器の機能を説明する模式図である。
【図3】本発明の光ファイバ終端器の第2例を示す概略構成図である。
【図4】本発明の光ファイバ終端器の第3例を示す概略構成図である。
【図5】本発明の光ファイバ終端器の第4例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…ハウジング、2…フェルール、2b…フェルールの端部、3…光ファイバ穴、4…光ファイバ、4b…光ファイバの端面、5…受光部、7…ハウジングの内部空間、10…光ファイバ終端器、11…光拡散手段(凸レンズ)、12…光拡散手段(凹レンズ)、13…光拡散手段(回折格子)。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバレーザなどの高出力の光を出射する光ファイバの未使用の端面に用いられる光ファイバ終端器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ファイバが他のファイバ等に接続されず開放されている未使用の端面においては、該端面で光が反射して光ファイバを戻る方向に伝播すると、その戻り光により伝送特性が劣化し、雑音や歪みが増加するという問題がある。しかし、光を透過させて外部に放射すれば、周囲の物品や人体に有害となる。そこで、光ファイバの未使用端面におけるレーザ光の反射および透過を防止するため、終端器を設けて光ファイバの無反射終端処理を行っていた。
光ファイバの未使用端面の終端方法としては、光ファイバを光コネクタにより成端して、該光コネクタに樹脂製キャップを付ける方法(例えば特許文献1〜3を参照)、光ファイバの未使用端面近傍の先端部を、伝送が許容される曲率以上に曲げて、光ファイバの側面から徐々に光を放射する方法(例えば特許文献4を参照)、光ファイバの未使用端面にコアレスファイバを融着接続して、該コアレスファイバから光を拡散させる方法などがある(例えば特許文献5を参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−231146号公報
【特許文献2】
特開平11−281845号公報
【特許文献3】
特開2001−290046号公報
【特許文献4】
特開平07−020327号公報
【特許文献5】
特開平07−225325号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ファイバが、光ファイバレーザなどの高出力の光(200mW以上、例えば1W程度)を出射するものである場合、光コネクタに前述のキャップを装着したときに、出射光が集中的に照射されると、光が熱に変換されて局所的に高温に過熱され、キャップの変形や劣化、寿命の短縮といった不都合が生じる可能性がある。
光ファイバの先端部を曲げた光ファイバ終端器を用いた場合、クラッドに放射した光が減衰すると、光のエネルギーから熱が生じることになる。この結果、曲げた先端部の周囲が局所的に高温に過熱されるおそれがあり、やはり上述のキャップの場合と同様の不都合がある。
【0005】
コアレスファイバを融着接続した光ファイバ終端器の場合、レーザ光は指向性や直進性が強いので、コアレスファイバを他の光ファイバと融着した側と反対側の端面(特許文献5の図1(a)における「反射点」)まで到達してしまい、該端面で光が反射して無視できない強度の戻り光が生じたり、当該反対側の端面から光を十分に拡散できないまま、高い強度でコアレスファイバ外に出射して、終端器のハウジングなどを局所的に過熱してしまうおそれがある。
【0006】
本発明は、上述の問題を解決するために提案されたもので、光ファイバを無反射終端する光ファイバ終端器の変形や劣化等の不都合を抑制することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、光ファイバの端面から出射する光を受光する受光部と、該受光部と光ファイバの端面との間に配置された光拡散手段と、前記受光部と前記光ファイバの端面との間に内部空間を確保したハウジングとを有し、前記光ファイバの端面から出射する光が前記光拡散手段によって拡散された状態で前記受光部に照射されるように構成したことを特徴とする光ファイバ終端器を提供する。
前記光拡散手段として、凸レンズを用いることができ、この場合、凸レンズと前記受光部との距離が凸レンズの焦点距離の2倍よりも長くなるようにする。
また、前記光拡散手段としては、回折格子を用いることもできる。
上記光ファイバ終端器においては、前記光ファイバをフェルールの光ファイバ穴に挿通して、前記光拡散手段を前記フェルールの端面に配設する構成を採用することができる。
さらに本発明は、フェルールの光ファイバ穴に挿通された光ファイバと、該光ファイバの端面から出射する光を受光する受光部と、前記受光部と前記光ファイバの端面との間に内部空間を確保したハウジングとを有し、前記光ファイバの端面が、前記フェルールの端部とともに凸球面研磨されることにより、該光ファイバの端面から出射する光が拡散された状態で前記受光部に照射されるように構成したことを特徴とする光ファイバ終端器を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図1は、本発明の光ファイバ終端器の一例を示す概略構成図であり、図2は、この光ファイバ終端器10の機能を説明する模式図である。
図1,図2に示すように、この光ファイバ終端器10は、ハウジング1と、該ハウジング1内に収容され、光ファイバ4を保持したフェルール2を備えている。ハウジング1は、合成樹脂などにより成形されたものであり、スリーブ状の側壁部1aと、この側壁部1aの軸方向の一端を塞ぐ底部1bとを有する。
フェルール2は、ジルコニア、アルミナなどのセラミックやガラスなどの硬質の材料からなり、該フェルール2の両端2a,2b間に亘って光ファイバ穴3が形成されている。光ファイバ4は、光ファイバ穴3に内装されて保持されている。
【0009】
この光ファイバ終端器10によって終端すべき光ファイバ25は、ここでは樹脂被覆を有する光ファイバ心線であり、光コネクタ20(光コネクタプラグ)によってコネクタ成端されている。より具体的には、先端部の樹脂被覆が除去されて裸光ファイバ24が露出されており、さらに上記裸光ファイバ24が光コネクタ20のフェルール22内部に形成された光ファイバ穴23に内装され、フェルール22によって保持されている。裸光ファイバ24の端面は、フェルール22の接合端面22aに露出されている。光ファイバ25は、光コネクタ20の接合端面22aと反対側である後端側(図1の左側)から引き出されている。光コネクタ20の後端側には、光ファイバ25を保護するゴム(エラストマー)製のブーツ26が装着されている。
【0010】
光ファイバ終端器10のハウジング1は、光コネクタアダプタ30に挿入して、光ファイバ4,24同士を光接続できるように構成されている。光ファイバ終端器10のフェルール2の端部2a,2bのうち、ハウジング1の開口1cに露出された側の端部2aは、光コネクタ20の接合端面22aと突き合わせ可能な接合端面となっている(以下、当該端部2aを接合端面2aということがある)。光ファイバ終端器10のフェルール2の接合端面2aと、光コネクタ20のフェルール22の接合端面22aとを突き合わせると、これらフェルール2,22に内装された光ファイバ4,24は、端面同士が突き合わされて光接続されるようになっている。これにより、終端すべき光ファイバ24を伝播する光は、接続用光ファイバ4を介して光拡散手段11まで到達するようになり、途中で外部に漏れることがない。
【0011】
ここでは、光ファイバ4,24の光接続を維持するため、割りスリーブ32が、フェルール2,22の外周面にまたがって装着されている。割りスリーブ32は、光コネクタアダプタ30の内部に形成されたスリーブホルダ31に保持されている。
光コネクタ20および光コネクタアダプタ30としては、特に限定はないが、例えばJIS C 5973等に規定されるSC形光コネクタ(SC:Single fiber Coupling)とすることができる。この他、フェルール22をハウジング21内に収容した構造の各種光コネクタを採用できる。
本実施の形態では、光コネクタアダプタ30は特に必須のものではなく、MT形光コネクタ(MT:Mechanically Transferable。例えばJIS C 5981に制定されるF12形光コネクタ等)といった、いわゆるフェルール自体が光コネクタプラグとして機能するものも採用できる。フェルールをハウジング内に収容した構造の光コネクタプラグや、フェルールとしては、多心用、単心用のいずれも採用可能である。
【0012】
フェルール2の端部2a,2bのうち、接合端面2aと反対側の端部2b(以下、後端部2bということがある)は、ハウジング21の内部空間7に臨んでいる。フェルール2に内装された上記光ファイバ4は、後端部2bから上記内部空間7に露出されている。
光ファイバ4の端面4bは、ハウジング1の底部1bの内面に対向する位置に配置されており、底部1bの内面が、光ファイバ4の端面4bから出射される光の照射を受ける受光部5となっている。
【0013】
さらに、光ファイバ4の後端部2b側の端面4bには、光拡散手段として、凸レンズ11が取り付けられている。凸レンズ11は、例えば周知のマイクロレンズを用いることができ、後端部2bへの取り付けは、例えば光学接着剤による接着とすることができる。この他、凸レンズ11として、フェルールの後端部2bに付着させた光学接着剤の液滴を硬化させたもの等を用いても差し支えない。
光ファイバ4のコアと凸レンズ11との屈折率差は、これらの境界面での反射を極力低減するため、小さいことが好ましく、ほとんど等しいことがより好ましい。
ハウジング1の内部空間7は、凸レンズ11と受光部5との距離が、凸レンズ11の焦点距離の少なくとも2倍となる程度の空間として確保されている。この結果、凸レンズ11の焦点Fは、ハウジング1の内部空間7にて結び、かつ、凸レンズ11に入射したときよりも受光部5に照射されたときのほうが、ビームの直径が広くなるようになっている。
【0014】
このため、光ファイバ24を伝播する光は、該光ファイバ24に接続された光ファイバ終端器10の光ファイバ4に入射し、さらに、後端部2b側の端面4bから内部空間7に放射される。このとき、凸レンズ11を透過することにより、収束して焦点Fを結び、さらに焦点F以遠ではビームが広がって拡散(発散)する。最終的には受光部5に照射される。受光部5では、ビームLが発散して広がっているため、光ファイバ4から出射したときよりも放射照度(単位面積当たりのパワー)が低下しており、ビームLのパワーを受光部5全体に分散して受けさせることができる。
【0015】
従来のように、光拡散手段を特に設けない場合、高出力のレーザでは、波面がほとんど広がることなく伝播するので、受光部までの距離を長くしても、放射照度が低下することなく、光ファイバの出射端に対向する箇所に集中的に照射され、局所的に高温に過熱されて上述した不都合が生じていた。
これに対して、本発明のように、ビームが広がって空間を伝播する場合、凸レンズ11から受光部5までの距離の2乗に比例して放射照度が低下するので、前記凸レンズ11から受光部5までの距離を十分長く確保することにより、出射光Lのパワーを分散し、ハウジング1への局所的な照射による著しい過熱を抑制することができる。光ファイバ4から出射される光Lを広い面積に拡散して受光させることができるので、集中的な照射による局所的な過熱が抑制され、光Lが例えば高出力(例えば出力200mW以上)のレーザであっても、長期に亘って安定的に使用可能な光ファイバ終端器10となる。
【0016】
例えば、光ファイバ4のコアの直径を約10μmとし、受光部5での受光した領域の直径を約5mmとすると、放射照度は、光ファイバ4から出射したときの約25万分の1倍となる。このためには、凸レンズ11と受光部5との距離を、凸レンズ11の焦点距離の約500倍(500は25万の平方根である)とすればよい。
ハウジング1の長さ(図1の左右方向の寸法)を短くするため、凸レンズ11の焦点距離は十分に短いことが望ましいが、凸レンズ11の直径は、少なくとも光ファイバ4のコアを覆うように、該コアの直径程度あればよいから、直径が十分に小さいレンズであれば、問題なく製造可能である。
【0017】
受光部5では、光Lを吸収することにより発熱が起きる。例えばレーザの出力が約1Wである場合(レーザの波長は特に限定されない)、受光部5で発生する熱は、熱の仕事当量により、約0.24カロリー毎秒となる。ハウジング1の材料は、エポキシ樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂などの通常のプラスチックでも十分放熱できると考えられる。また、高熱伝導性樹脂(例えば、低融点金属などの高熱伝導性フィラーを充填した樹脂など)を用いることも好ましい。
【0018】
さらに、受光部5に接して、ヒートシンク6を設けることができる。ここで、ヒートシンク6とは、放熱のため、ハウジング1の表面積を拡大させる構造物、あるいはハウジング1の表面を加工した構造をいう。ヒートシンク6としては、波状やひれ状の構成、多数のピンを有する構成などがあり、また、熱伝導性の高い材料としては、銅などの金属等が挙げられる。これにより、ハウジング1に生じた熱が、ヒートシンク6を経由して効率よく放熱されるようになり、ハウジング1の熱の蓄積および温度上昇が抑制される。
なお、ヒートシンク6は特に必須のものではなく、ハウジング1の外表面から徐々に放熱されるようにしてもよい。また、ヒートシンク6をハウジング1と同一の材料からなるものとし、ヒートシンク6とハウジング1とが一体に形成された構成とすることも可能である。
【0019】
以上説明したように、本実施の形態の光ファイバ終端器によれば、光ファイバの先端から出射された出射光が、光ファイバに戻ることを防止して、光ファイバを無反射に終端することができる。また、ハウジングの過熱による変形や劣化などの不都合が抑制されるので、長期にわたって安定的に使用することができる。光コネクタプラグと互換性があり、光コネクタアダプタを介して、光ファイバ終端器の光ファイバと、終端すべき光ファイバとの光接続およびその解除を、容易に行うことができ、操作性に優れる。
【0020】
以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明はこの実施の形態のみに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
図3は、光拡散手段として、凸レンズ11に代えて、凹レンズ12をフェルール2の後端部2bに取り付けた例である。
また、図4は、光拡散手段として、回折格子13を用いた例である。
これらの光ファイバ終端器10によっても、図1の光ファイバ終端器10と同様に、光ファイバ4からの出射光Lを拡散した状態で受光部5に照射することができ、ハウジング1の局所的な過熱を抑制することができる。
【0021】
図5は、本発明の光ファイバ終端器の他の例を示す概略構成図である。この光ファイバ終端器10は、光ファイバ穴3を有するフェルール2と、該フェルール2の光ファイバ穴3に挿通された光ファイバ4と、該光ファイバ4の端面4bから出射する光を受光する受光部5と、前記受光部5と前記光ファイバ4の端面4bとの間に内部空間7を確保したハウジング1とを有する。
フェルール2の受光部5と対向する端部2bは、凸球面状に研磨されており、これにより、該フェルール2に内挿された光ファイバ4の端面4bも、凸球面研磨されている。この研磨量を適宜調節することにより、光ファイバ4の端面4bが凸レンズとして機能するように加工されており、該光ファイバ4の端面4bから出射する光Lが拡散された状態で受光部5に照射されるようになっている。
【0022】
図5の光ファイバ終端器10によれば、光ファイバ4の端面4bから受光部5までの距離の2乗に比例して放射照度が低下するので、前記光ファイバ4の端面4bから受光部5までの距離を十分長く確保することにより、出射光Lのパワーを分散し、ハウジング1への局所的な照射による著しい過熱を抑制することができる。光ファイバ4から出射される光Lを広い面積に拡散して受光させることができるので、集中的な照射による局所的な過熱が抑制され、光Lが例えば高出力(例えば出力200mW以上)のレーザであっても、長期に亘って安定的に使用可能な光ファイバ終端器10となる。
【0023】
ここで、受光部5で光が拡散するためには、光ファイバ4の端面4bから受光部5までの距離を、光ファイバ4の端面4bの凸レンズの焦点距離の2倍よりも長くする。例えば、光ファイバ4のコアの直径を約10μmとし、受光部5での受光した領域の直径を約5mmとすると、放射照度は、光ファイバ4から出射したときの約25万分の1倍と著しく低減させることができる。このためには、光ファイバ4の端面4bと受光部5との距離を、光ファイバ4の端面4bの凸レンズの焦点距離の約500倍とすればよい。
【0024】
なお、この他の改変例としては、終端すべき光ファイバを他に漏れることなく光拡散手段に誘導することができれば、フェルールに内装した接続用の光ファイバを介する必要はなく、終端すべき光ファイバから直接または間接的に光拡散手段に光接続するようにする構成であればよい。
例えば、光コネクタ用のキャップの内側に凸レンズなどの光拡散手段を配設して、終端すべき光ファイバを成端した光コネクタの先端に上記キャップを装着したときに、前記光拡散手段が前記終端すべき光ファイバの端面に当接するように構成することも可能である。また、ARコートや屈折率整合剤などを用いて、界面での光の反射を抑制できるのであれば、終端すべき光ファイバと光拡散手段とを当接させる必要もない。
さらに、終端すべき光ファイバと光拡散手段とを適切に光接続できるのであれば、終端すべき光ファイバを光コネクタで成端することも必須でない。
終端すべき光ファイバとしては、通信用光ファイバ、計測用光ファイバの他、光カプラや光スプリッタなどの光部品に用いられる光ファイバなど、特に限定されることなく、本発明を適用することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ終端器によれば、光ファイバから出射される出射光を広い面積に拡散して受光させることができるので、集中的な照射による局所的な過熱が抑制される。従って、光が例えば高出力のレーザであっても、長期に亘って安定的に使用可能な光ファイバ終端器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバ終端器の一例を示す概略構成図である。
【図2】図1の光ファイバ終端器の機能を説明する模式図である。
【図3】本発明の光ファイバ終端器の第2例を示す概略構成図である。
【図4】本発明の光ファイバ終端器の第3例を示す概略構成図である。
【図5】本発明の光ファイバ終端器の第4例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…ハウジング、2…フェルール、2b…フェルールの端部、3…光ファイバ穴、4…光ファイバ、4b…光ファイバの端面、5…受光部、7…ハウジングの内部空間、10…光ファイバ終端器、11…光拡散手段(凸レンズ)、12…光拡散手段(凹レンズ)、13…光拡散手段(回折格子)。
Claims (5)
- 光ファイバ(4)の端面(4b)から出射する光を受光する受光部(5)と、該受光部と前記光ファイバの端面との間に配置された光拡散手段(11,12,13)と、前記受光部と前記光ファイバの端面との間に内部空間(7)を確保したハウジング(1)とを有し、前記光ファイバの端面から出射する光が前記光拡散手段によって拡散された状態で前記受光部に照射されるように構成したことを特徴とする光ファイバ終端器(10)。
- 前記光拡散手段が凸レンズ(11)であり、前記光拡散手段と前記受光部との距離が前記凸レンズの焦点距離の2倍よりも長くなっていることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ終端器。
- 前記光拡散手段が、回折格子(13)であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ終端器。
- 前記光ファイバがフェルール(2)の光ファイバ穴(3)に挿通されており、前記光拡散手段が前記フェルールの端部(2b)に配設されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の光ファイバ終端器。
- フェルール(2)の光ファイバ穴(3)に挿通された光ファイバ(4)と、該光ファイバの端面(4b)から出射する光を受光する受光部(5)と、前記受光部と前記光ファイバの端面との間に内部空間(7)を確保したハウジング(1)とを有し、前記光ファイバの端面が、前記フェルールの端部(2b)とともに凸球面研磨されることにより、該光ファイバの端面から出射する光が拡散された状態で前記受光部に照射されるように構成したことを特徴とする光ファイバ終端器(10)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003137211A JP2004341183A (ja) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | 光ファイバ終端器 |
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JP2003137211A JP2004341183A (ja) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | 光ファイバ終端器 |
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JP2003137211A Withdrawn JP2004341183A (ja) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | 光ファイバ終端器 |
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JP (1) | JP2004341183A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100622665B1 (ko) | 2004-05-07 | 2006-09-14 | 광주과학기술원 | 넓은 광 시야각을 가지는 조명용 광섬유와 이의 제조방법 |
JP2008057212A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | トイレ装置とそれを備えた衛生洗浄装置 |
JP2010530552A (ja) * | 2007-06-13 | 2010-09-09 | ジーエスアイ グループ リミテッド | 光ファイバからの出力を伝達するシステム |
-
2003
- 2003-05-15 JP JP2003137211A patent/JP2004341183A/ja not_active Withdrawn
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