JP2007241308A - コネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光ファイバの空孔と大気との接触を断つとともに、光学装置への着脱が容易なコネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造を提供する。
【解決手段】 コネクタ付き光ファイバコード1は、光学装置50に固定されたレセプタクル5に対して着脱可能に構成される。すなわち、コネクタ付き光ファイバコード1は、光軸方向に延びる空孔2a及び2bを有する光ファイバ2と、光ファイバ2を挿通する挿通孔4eを有し、レセプタクル5に嵌合するプラグ4と、プラグ4の外周面4a上に設けられ、プラグ4とレセプタクル5との隙間をプラグ4の外周に沿ってシールするOリング17と、プラグ4の挿通孔4eと光ファイバ2との隙間をシールする低融点ガラス16とを備える。
【選択図】 図3
【解決手段】 コネクタ付き光ファイバコード1は、光学装置50に固定されたレセプタクル5に対して着脱可能に構成される。すなわち、コネクタ付き光ファイバコード1は、光軸方向に延びる空孔2a及び2bを有する光ファイバ2と、光ファイバ2を挿通する挿通孔4eを有し、レセプタクル5に嵌合するプラグ4と、プラグ4の外周面4a上に設けられ、プラグ4とレセプタクル5との隙間をプラグ4の外周に沿ってシールするOリング17と、プラグ4の挿通孔4eと光ファイバ2との隙間をシールする低融点ガラス16とを備える。
【選択図】 図3
Description
本発明は、コネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造に関するものである。
近年、光軸方向に沿って複数の空孔が設けられた光ファイバ(ホーリーファイバ)が開発されつつある。ホーリーファイバは、複数の空孔によるコア領域とクラッド領域との間の実効的な屈折率差や、或いはフォトニック結晶構造によるフォトニックバンドギャップを利用して光をコア領域内に閉じ込める。このようなホーリーファイバによって、従来の光ファイバと比較して曲げ損失を低減したり、様々な分散特性を実現することが可能になる。
なお、非特許文献1には、上述したようなホーリーファイバの空孔をキセノン(Xe)ガスで満たすことによって光伝達特性を変化させる技術が開示されている。
DimiteG.Ouzounov外8名,「Generation of Megawatt Optical Solitons in Hollow-Core PhotonicBand-Gap Fibers」,Science,(米国),2003年9月19日,Vol301,p.1702−1704
DimiteG.Ouzounov外8名,「Generation of Megawatt Optical Solitons in Hollow-Core PhotonicBand-Gap Fibers」,Science,(米国),2003年9月19日,Vol301,p.1702−1704
上述したホーリーファイバにおいては、空孔内に不純物が混入することによって損失が増すという問題点がある。従って、空孔への不純物の混入を防止するために、ファイバの製造時にファイバの両端を融着して空孔の開口部を封止する方法が考えられている。しかしながら、この方法では、ファイバ材料を線引きするときの周辺ガスや大気を空孔内に封入することとなり、例えば水蒸気に吸収される2.76μm帯及び1.38μm帯の光、或いは酸素分子に吸収される真空紫外域の光の吸収損失が増大してしまう。従って、空孔内を真空にするか、或いは導波される波長の光を吸収しない気体で空孔を満たすことが望ましい。しかも、ホーリーファイバは様々な光学装置へ取り付けられるため、ホーリーファイバの端部は着脱可能に構成されることが望ましい。上記非特許文献1には空孔内をXeガスで充填することが提案されてはいるが、どのような方法によって充填したのか、或いはどのような構成によってXeガスを封止したのかについては記載がない。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、光ファイバの空孔と大気との接触を断つとともに、光学装置への着脱が容易なコネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明によるコネクタ付き光ファイバコードは、光学装置に固定されたレセプタクルに対して着脱可能なコネクタ付き光ファイバコードであって、光軸方向に延びる少なくとも1つの空孔を有する光ファイバと、光ファイバを挿通する挿通孔を有し、レセプタクルに嵌合するプラグと、プラグの外周面上に設けられ、プラグとレセプタクルとの隙間をプラグの外周に沿ってシールする第1のシール部材と、プラグの挿通孔と光ファイバとの隙間を光ファイバの外周に沿ってシールする第2のシール部材とを備え、空孔が、光ファイバのプラグ側の端面を貫通しており、プラグの外周面が、第1のシール部材が設けられた第1の面と、第1の面に対して光ファイバの先端側に設けられ、第1の面より外径が小さい第2の面とを有し、プラグとレセプタクルとの嵌合状態において、プラグの第2の面と該第2の面に対応するレセプタクルの面との隙間が、プラグの第1の面と該第1の面に対応するレセプタクルの面との隙間よりも狭くなるように、第1及び第2の面が形成されていることを特徴とする。
上記したコネクタ付き光ファイバコードは、プラグとレセプタクルとの隙間をシールする第1のシール部材と、光ファイバとプラグとの間をシールする第2のシール部材とを備えている。これによって、光学装置に固定されたレセプタクルへの着脱を容易にするとともに、光ファイバの空孔と大気との接触を断つことができる。また、第1の面とレセプタクルの面との隙間を第1のシール部材によってシールするとともに、レセプタクルの面との間隔が狭い第2の面でプラグ及びレセプタクルの中心軸を精度良く合わせる(すなわち、光ファイバの光軸を精度良く位置決めする)ことができる。
また、コネクタ付き光ファイバコードは、第1のシール部材が少なくとも1つのOリングであることを特徴としてもよい。これによって、プラグとレセプタクルとの隙間を簡易に且つ確実にシールすることができる。なお、Oリングは複数設けられることが尚好ましい。
また、コネクタ付き光ファイバコードは、第2のシール部材が、低融点ガラス、接着剤、及びはんだのうち少なくとも一種類の材料を含むことを特徴としてもよい。これによって、光ファイバとプラグとの隙間を簡易に且つ確実にシールすることができる。また、第2のシール部材がプラグと光ファイバとの接合機能を兼備することができるので、構成を簡素にすることができる。
また、コネクタ付き光ファイバコードは、プラグの外周面の少なくとも一部がテーパ状に形成されていることを特徴としてもよい。これによって、プラグをレセプタクルに挿入し易くなるとともに、プラグをレセプタクルに深く挿入するほどプラグとレセプタクルとの隙間が小さくなり、第1のシール部材がプラグとレセプタクルとの隙間を効果的にシールすることができる。
また、コネクタ付き光ファイバコードは、プラグが、レセプタクルと螺合するためのプラグ側螺子部を有することを特徴としてもよい。これによって、プラグとレセプタクルとの着脱を容易にすることができる。
また、本発明による光結合構造は、上記したいずれかのコネクタ付き光ファイバコードと、コネクタ付き光ファイバコードのプラグと嵌合するレセプタクルとを備えることを特徴とする。この光結合構造によれば、上記したコネクタ付き光ファイバコードの作用によって、光ファイバの空孔と大気との接触を断つとともに、光学装置に固定されたレセプタクルとの着脱が容易な光結合構造を提供できる。
また、光結合構造は、プラグ及びレセプタクルのうち少なくとも一方が、プラグとレセプタクルとを係合する係合手段を有することを特徴としてもよい。これによって、プラグをレセプタクルに押し込むだけでプラグとレセプタクルとを容易に固定することができる。
本発明によるコネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造によれば、光ファイバの空孔と大気との接触を断つとともに、光学装置への着脱を容易にできる。
以下、添付図面を参照しながら本発明によるコネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(実施の形態)
図1は、本発明によるコネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造の第1実施形態の構成を示すブロック図である。図1を参照すると、本実施形態の光結合構造6は、互いに着脱可能なコネクタ付き光ファイバコード1及びレセプタクル5によって構成されている。また、レセプタクル5は光学装置50に固定されており、光学装置50は、光源7と、チャンバ8と、真空ポンプ11と、制御ユニット12と、流量・圧力コントローラ13a〜13cをを備えている。
図1は、本発明によるコネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造の第1実施形態の構成を示すブロック図である。図1を参照すると、本実施形態の光結合構造6は、互いに着脱可能なコネクタ付き光ファイバコード1及びレセプタクル5によって構成されている。また、レセプタクル5は光学装置50に固定されており、光学装置50は、光源7と、チャンバ8と、真空ポンプ11と、制御ユニット12と、流量・圧力コントローラ13a〜13cをを備えている。
コネクタ付き光ファイバコード1は、光ファイバ2の両端にプラグ4が取り付けられて構成されている。光ファイバ2は、光軸方向に延びる空孔を有する、いわゆるホーリーファイバである。光ファイバ2の一端に取り付けられたプラグ4には保護カバー19が被せられており、保護カバー19によって光ファイバ2の空孔の一端が封止されている。光ファイバ2の他端に取り付けられたプラグ4は、チャンバ8に固定されたレセプタクル5と嵌合することによってチャンバ8に固定されている。
光源7は、例えばレーザ装置といった光源であり、チャンバ8に固定されている。光源7の光出射端は、チャンバ8内部において光ファイバ2の他端に光学的に結合されている。光源7の光出射端と光ファイバ2の他端との間には一対のレンズ9が設けられており、一方のレンズ9が光源7からのレーザ光Lをコリメートし、他方のレンズ9がコリメートされたレーザ光Lを光ファイバ2の他端へ向けて集光する。一対のレンズ9はそれぞれXYステージ10に固定され、XYステージ10を制御することによってレンズ9の位置を調整できる仕組みとなっていることが好ましい。なお、XYステージ10はチャンバ8の外部に設けられてもよい。
真空ポンプ11は、チャンバ8を真空引きするための装置である。真空ポンプ11は、開閉可能なバルブ14gが設けられた配管を介してチャンバ8と接続されており、チャンバ8内の気体を排出する。
流量・圧力コントローラ13a〜13cは、3種類のガスG1〜G3をチャンバ8内に導入する際の各ガスG1〜G3の流量及び圧力を調整するための装置である。流量・圧力コントローラ13a〜13cの一端は、開閉可能なバルブ14d〜14fが設けられた配管を介してチャンバ8と接続されている。また、流量・圧力コントローラ13a〜13cの他端は、開閉可能なバルブ14a〜14cが設けられた配管を介してガスG1〜G3の導入口に接続されている。ガスG1〜G3としては、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガス、及びヘリウムガスなど、光を吸収しない不活性ガスが例示される。
制御ユニット12は、流量・圧力コントローラ13a〜13cを制御するための装置である。制御ユニット12は、チャンバ8内の圧力を測定する圧力計15が示す圧力値に基づいて、流量・圧力コントローラ13a〜13cを制御し、流量・圧力コントローラ13a〜13cを流れるガスG1〜G3それぞれの流量及び圧力を調整する。
以上の構成を有する光結合構造6及び光学装置50の動作は、次のとおりである。まず、チャンバ8のレセプタクル5にコネクタ付き光ファイバコード1のプラグ4が挿入・嵌合される。そして、真空ポンプ11によってチャンバ8内の気体(水蒸気や酸素を含む大気)が排出され、チャンバ8内部及び光ファイバ2の空孔内部が真空状態となる。続いて、光源7からレーザ光Lが出射し、一対のレンズ9を介して光ファイバ2の端面に入射する。レーザ光Lは、光ファイバ2内部を伝搬する。この際、レセプタクル5と反対側のプラグ4は、光学装置50と同様の構成で光源7が受光部品で置き換えられた光学装置に接続されていても構わない。
或いは、光結合構造6及び光学装置50は、次のように動作することもできる。すなわち、真空ポンプ11によってチャンバ8内部及び光ファイバ2の空孔内部を真空状態とした後、チャンバ8内にガスG1〜G3のうち少なくとも一種類のガスを導入する。このとき、ガスG1〜G3の流量及び圧力は、流量・圧力コントローラ13a〜13cによって調整される。こうして、チャンバ8内部及び光ファイバ2の空孔内部は、ガスG1〜G3のうち少なくとも一種類のガスによって置換される。なお、光ファイバ2の一端が封止されていない場合には、チャンバ8内を陽圧に保つことによって、光ファイバの一端へ向けてガスG1〜G3を流すといった動作も可能である。続いて、光源7からレーザ光Lが出射し、一対のレンズ9を介して光ファイバ2の端面に入射する。レーザ光Lは、光ファイバ2内部を伝搬する。
ここで、図2(a)は、光ファイバ2の構造の一例を示す切欠き斜視図である。なお、図2(a)に示す光ファイバ2は、いわゆるフォトニックバンドギャップファイバと呼ばれているものである。図2(a)を参照すると、光ファイバ2は、線状のガラスからなり、一端に端面2cを、他端に端面2dをそれぞれ有している。また、光ファイバ2は、空孔2a及び2bを有している。空孔2aは、光ファイバ2の長手方向(すなわち光軸方向A)と交差する断面における中心部分に1つ形成されており、光ファイバ2の内部を光軸方向に延びており、端面2cから端面2dへ貫通している。また、空孔2bは、空孔2aの周囲に複数形成されており、それぞれ光ファイバ2の内部を光軸方向に延びており、端面2cから端面2dへ貫通している。
空孔2bは、光ファイバ2の長手方向(すなわち光軸方向A)と交差する断面においてフォトニック結晶構造を実現するような配列及び間隔で形成されている。これによって、空孔2aの周囲に光の禁制帯であるフォトニックバンドギャップが発現し、空孔2a内及びその近傍にレーザ光Lを閉じ込めることができる。すなわち、複数の空孔2bがクラッドとして作用するので、光ファイバ2に入射したレーザ光Lは、主に空孔2a内を伝搬することとなる。
また、図2(b)は、光ファイバの構造の他の一例として、光ファイバ21の構造を示す断面図である。なお、図2(b)に示す光ファイバ21は、いわゆるフォトニック結晶ファイバと呼ばれているものである。図2(b)を参照すると、光ファイバ21は、複数の空孔21aを有している。複数の空孔21aは、光ファイバ21を光軸方向に延びており、光ファイバ2の中心領域21bの周囲に規則的に配列されている。これにより、複数の空孔21aが実効的にクラッドとして作用するので、光ファイバ21に入射したレーザ光Lは、複数の空孔21aに囲まれた中心領域21bを伝搬することとなる。
上述した光ファイバ2では中空部分を光が導波するので、従来の光ファイバではガラスの吸収により導波できなかった波長帯の光も導波可能である。また、光ファイバ21によれば、コアに相当する領域とクラッドに相当する領域との屈折率差を従来の光ファイバと比較して格段に大きくできるので、曲げ損失を低減できる。また、空孔2bを任意に配置できるので、様々な分散特性を実現することが可能になる。
また、図2(c)は、光ファイバの構造の他の一例として、光ファイバ22の構造を示す断面図である。なお、図2(c)に示す光ファイバ22は、いわゆる空孔アシスト型光ファイバ(HALF:Hole-Assisted Lightguide Fiber)と呼ばれているものである。図2(c)を参照すると、光ファイバ22は、コア22a及び該コア22aを覆うクラッド22bを備えている。コア22aの屈折率は、クラッド22bの屈折率よりも高く設定されている。そして、光ファイバ22は、クラッド22bに複数の空孔22cを有している。複数の空孔22cは、光ファイバ22内部において光軸方向に延びている。また、複数の空孔22cは、コア22aの周囲に形成されており、例えば図2(c)のように4つ形成されている。この光ファイバ22では、入射したレーザ光Lは基本的にコア22a及びクラッド22bの屈折率差によって主にコア22a内を伝搬するが、コア22aの周囲に形成された空孔22cによって波長分散及び吸収損失を改善することができる。
図3は、光結合構造6の構成を示す断面図である。図3を参照すると、光結合構造6は、光ファイバ2及びプラグ4を有するコネクタ付き光ファイバコード1並びにレセプタクル5により構成されている。
プラグ4は、例えばセラミックスや金属などの材料が、外周面4a並びに端面4b及び4cを有する円柱状に形成されてなる。プラグ4の外周面4aの一部には、プラグ側螺子部4dが形成されている。また、プラグ4は、端面4bと端面4cとの間を貫通する挿通孔4eを有しており、挿通孔4eには光ファイバ2が挿通されている。光ファイバ2とプラグ4との隙間は、本実施形態における第2のシール部材である低融点ガラス16によってシールされている。すなわち、低融点ガラス16は、プラグ4の端面4cと光ファイバ2の外周面とに密着して設けられている。また、低融点ガラス16は、光ファイバ2とプラグ4とを互いに固定している。
プラグ4の外周面4a上には、Oリング17が設けられている。具体的には、プラグ4の外周面4aには周方向に沿って溝が形成されており、Oリング17は該溝上に設けられている。Oリング17は、本実施形態における第1のシール部材であり、プラグ4とレセプタクル5との隙間をプラグ4の外周に沿ってシールするための部材である。Oリング17は、例えばシリコンゴムやフッ素ゴムがリング状に成型されてなる。
レセプタクル5は、例えばセラミックスや金属などの材料が、内周面5aを有する円筒状に形成されてなる。レセプタクル5の内周面5aの内径はプラグ4の外周面4aの外径に応じて設定されており、プラグ4とレセプタクル5とは互いに嵌合及び着脱が可能となっている。レセプタクル5の内周面5aの一部には、プラグ4のプラグ側螺子部4dと螺合するレセプタクル側螺子部5bが形成されている。プラグ4とレセプタクル5とが嵌合する際には、プラグ側螺子部4d及びレセプタクル側螺子部5bが互いに螺合してプラグ4とレセプタクル5とを固定する。
以上に説明した本実施形態によるコネクタ付き光ファイバコード1及び光結合構造6は、次の効果を有する。すなわち、本実施形態によるコネクタ付き光ファイバコード1及び光結合構造6では、互いに嵌合するプラグ4とレセプタクル5との隙間をOリング17によってシールしている。また、光ファイバ2とプラグ4との隙間を低融点ガラス16によってシールしている。これらによって、光ファイバ2の空孔2a及び2bと大気との接触を効果的に断ち、且つ光学装置50に固定されたレセプタクル5へコネクタ付き光ファイバコード1を容易に着脱できる。
また、本実施形態では、光ファイバ2の空孔2a及び2b内部が、真空状態か、またはガスG1〜G3のうち少なくとも一種類のガスで満たされているため、空孔2a内をレーザ光Lが伝搬する際に吸収損失を低減することができる。従って、水蒸気に吸収される2.76μm帯及び1.38μm帯の光、或いは酸素分子に吸収される真空紫外域の光などを低損失で伝搬することが可能になる。また、例えば空孔2a及び2b内に水素などを導入すれば、光ファイバ2の空孔部分のガラス界面に存在する欠陥をターミネートでき、欠陥に起因する吸収を低減することができる。
なお、本実施形態における光ファイバとして図2(b)、図2(c)に示した光ファイバ21、22を用いた場合においても、上記効果を好適に得ることができる。
また、チャンバ8及び光ファイバ2の空孔2a及び2b内をガスG1〜G3のうち少なくとも一種類のガスで満たす場合には、ガスG1〜G3の合計圧を大気圧よりも高くすることが好ましい。これによって、光ファイバ2の空孔2a及び2bの内部への大気の侵入をさらに効果的に防ぐことができる。
また、本実施形態のように、プラグ4とレセプタクル5との隙間をシールする第1のシール部材としてOリング17が用いられることが好ましい。これによって、プラグ4とレセプタクル5との隙間を簡易に且つ確実にシールすることができる。なお、本実施形態ではOリング17は1つだけ設けられているが、プラグ4の外周面4a上にOリングが複数設けられることによって、シール効果がさらに増すので尚好ましい。
また、本実施形態のように、光ファイバ2とプラグ4との間をシールする第2のシール部材として低融点ガラス16が用いられることが好ましい。これによって、光ファイバ2とプラグ4との隙間を簡易に且つ確実にシールすることができる。また、低融点ガラス16がプラグ4と光ファイバ2との接合機能を兼備することができるので、構成を簡素にすることができる。なお、本実施形態では第2のシール部材として低融点ガラス16を用いているが、第2のシール部材としてはこれに限らず、例えば接着剤やはんだを用いても良い。すなわち、第2のシール部材は、低融点ガラス、接着剤、及びはんだのうち少なくとも一種類の材料を含んで構成されることが好ましい。
また、本実施形態のように、プラグ4がプラグ側螺子部4dを有し、レセプタクル5がプラグ側螺子部4dと螺合するレセプタクル側螺子部5bを有することが好ましい。これによって、プラグ4とレセプタクル5との着脱を容易にすることができる。
(第1の変形例)
図4は、上記実施形態による光結合構造6の第1変形例として、光結合構造6aの構成を示す断面図である。図4を参照すると、光結合構造6aは、コネクタ付き光ファイバコード1a及びレセプタクル51によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1aは、光ファイバ2及びプラグ41を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様(図2(a)〜図2(c)参照)なので、詳細な説明を省略する。
図4は、上記実施形態による光結合構造6の第1変形例として、光結合構造6aの構成を示す断面図である。図4を参照すると、光結合構造6aは、コネクタ付き光ファイバコード1a及びレセプタクル51によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1aは、光ファイバ2及びプラグ41を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様(図2(a)〜図2(c)参照)なので、詳細な説明を省略する。
プラグ41は、外周面41a並びに端面41b及び41cを有する円柱状を呈している。プラグ41の外周面41aの一部には、プラグ側螺子部41dが形成されている。また、本変形例では、プラグ41の外周面41aの一部がテーパ状に形成されている。すなわち、外周面41aのうちプラグ側螺子部41dを除く部分は、光ファイバ2の端面から近い部分の外径が、光ファイバ2の端面から遠い部分の外径よりも小さくなるように形成されている。また、プラグ41は、光ファイバ2が挿通される挿通孔41eを有している。光ファイバ2とプラグ41との隙間は低融点ガラス16によってシールされており、低融点ガラス16は、光ファイバ2とプラグ41とを互いに固定している。プラグ41の外周面41a上には、プラグ41とレセプタクル51との隙間をプラグ41の外周に沿ってシールするためのOリング17が設けられている。
レセプタクル51は、内周面51aを有する円筒状を呈している。本変形例では、レセプタクル51の内周面51aは、プラグ41の外周面41aの形状に応じてテーパ状に形成されている。すなわち、内周面51aは、プラグ41が挿入される側の内径が反対側の内径よりも大きくなるように形成されている。また、レセプタクル51の内周面51aの一部には、プラグ41のプラグ側螺子部41dと螺合するレセプタクル側螺子部51bが形成されている。
本変形例によるコネクタ付き光ファイバコード1a及び光結合構造6aによれば、上記実施形態のコネクタ付き光ファイバコード1及び光結合構造6と同様に、光ファイバ2の空孔2a及び2bと大気との接触を効果的に断ち、且つレセプタクル51へコネクタ付き光ファイバコード1aを容易に着脱できる。
また、本変形例のように、プラグ41は、外周面41aの一部がテーパ状に形成されていることが好ましい。これによって、プラグ41をレセプタクル51に挿入し易くなる。また、プラグ41をレセプタクル51に深く挿入するほどプラグ41とレセプタクル51との隙間が小さくなるので、Oリング17がプラグ41とレセプタクル51との隙間を効果的にシールすることができる。また、光ファイバ2の空孔2a及び2bを負圧に保つ場合には、レセプタクル51とプラグ41とが互いに引き合う作用が生じるので、外周面41aの一部がテーパ状に形成されていることによってプラグ41とレセプタクル51との隙間をさらに効果的にシールすることができる。なお、本変形例ではプラグ41の外周面41aの一部がテーパ状に形成されているが、外周面41aの全部がテーパ状に形成されてもよい。
(第2の変形例)
図5は、上記実施形態による光結合構造6の第2変形例として、光結合構造6bの構成を示す断面図である。図5を参照すると、光結合構造6bは、コネクタ付き光ファイバコード1b及びレセプタクル52によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1bは、光ファイバ2及びプラグ42を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様である。
図5は、上記実施形態による光結合構造6の第2変形例として、光結合構造6bの構成を示す断面図である。図5を参照すると、光結合構造6bは、コネクタ付き光ファイバコード1b及びレセプタクル52によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1bは、光ファイバ2及びプラグ42を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様である。
プラグ42は、外周面42a並びに端面42b及び42cを有する円柱状を呈している。プラグ42の外周面42aの一部には、プラグ側螺子部42dが形成されている。また、プラグ42は、光ファイバ2が挿通される挿通孔42eを有している。光ファイバ2とプラグ42との隙間は低融点ガラス16によってシールされており、低融点ガラス16は、光ファイバ2とプラグ42とを互いに固定している。
プラグ42の外周面42a上には、第1のシール部材であり、プラグ42とレセプタクル52との隙間をプラグ42の外周に沿ってシールするための2つのOリング17a及び17bが設けられている。本実施例においては、プラグ42の外周面42aには上記実施形態のような溝が設けられておらず、Oリング17a及び17bは、平坦な外周面42a上に設けられている。本変形例のOリング17は、例えばシリコンゴムやフッ素ゴムといった弾性体からなる。
また、プラグ42の外周面42a上には、2つのリング状部材18a及び18bが設けられている。Oリング17a及び17b、並びにリング状部材18a及び18bは、端面42bに近い側から、リング状部材18a、Oリング17a、リング状部材18b、及びOリング17bの順に並んで配置されている。すなわち、リング状部材18aはOリング17aに対して、リング状部材18bはOリング17bに対して、それぞれ光ファイバ2の先端側に配置されている。また、リング状部材18a及び18bは、プラグ42に固定されておらず、外周面42a上を摺動可能となっている。また、プラグ42の外周面42aには、Oリング17bの位置を固定するための段差部分42fが形成されており、Oリング17bは、リング状部材18bと段差部分42fとに挟まれている。
レセプタクル52は、内周面52aを有する円筒状を呈している。本変形例では、レセプタクル52の内周面52aに面52bが形成されている。面52bは、プラグ42とレセプタクル52との嵌合状態において、リング状部材18aに当接する面である。すなわち、面52bは、円筒状のレセプタクル52の軸方向と交差する面内に形成されており、リング状部材18bの側面と対向する。また、レセプタクル52の内周面52aの一部には、プラグ42のプラグ側螺子部42dと螺合するレセプタクル側螺子部52cが形成されている。
本変形例による光結合構造6bによれば、上記実施形態の光結合構造6と同様に、光ファイバ2の空孔2a及び2bと大気との接触を効果的に断ち、且つレセプタクル52へコネクタ付き光ファイバコード1bを容易に着脱できる。
また、本変形例の光結合構造6bによれば、プラグ42とレセプタクル52とが嵌合する際に、レセプタクル52の面52bがリング状部材18aを介して弾性体からなるOリング17aを側方から押圧することとなる。また、これにより、リング状部材18bを介してOリング17bを側方から押圧することとなる。従って、Oリング17a及び17bはプラグ42の外方へ向けて変形するので、プラグ42とレセプタクル52とが嵌合する際のOリング17a及び17bとレセプタクル52との圧接力が増し、プラグ42とレセプタクル52との隙間をより効果的にシールすることができる。
(第3の変形例)
図6は、上記実施形態による光結合構造6の第3変形例として、光結合構造6cの構成を示す断面図である。図6を参照すると、光結合構造6cは、コネクタ付き光ファイバコード1c及びレセプタクル53によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1cは、光ファイバ2及びプラグ43を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様である。
図6は、上記実施形態による光結合構造6の第3変形例として、光結合構造6cの構成を示す断面図である。図6を参照すると、光結合構造6cは、コネクタ付き光ファイバコード1c及びレセプタクル53によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1cは、光ファイバ2及びプラグ43を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様である。
プラグ43は、外周面43a並びに端面43b及び43cを有する略円柱状を呈している。プラグ43の外周面43aの一部には、プラグ側螺子部43dが形成されている。また、本変形例では、プラグ43の外周面43aが、第1の面43f及び第2の面43gを有している。第2の面43gは、第1の面43fに対して端面43b側(すなわち光ファイバ2の先端側)に設けられている。第2の面43gの外径は、第1の面43fの外径よりも小さく形成されている。また、第2の面43gの端面43bに接する部分は、面取りされている。
また、第1の面43fは、上記第1変形例のプラグ41の外周面41a(図4参照)と同様に、テーパ状に形成されている。第1の面43f上には、Oリング17a及び17bが設けられている。具体的には、第1の面43fには、周方向に沿って2本の溝が形成されており、それぞれの溝上にOリング17a及び17bそれぞれが設けられている。
また、プラグ43は、光ファイバ2が挿通される挿通孔43eを有している。光ファイバ2とプラグ43との隙間は低融点ガラス16によってシールされており、低融点ガラス16は、光ファイバ2とプラグ43とを互いに固定している。
レセプタクル53は、本体部53a及び固定部53bを備えている。本体部53aは、内周面53cを有する円筒状を呈している。本変形例では、本体部53aの内周面53cは、第3の面53e及び第4の面53fを有している。プラグ43とレセプタクル53との嵌合状態において、第3の面53eはプラグ43の第1の面43fに対応し、第4の面53fはプラグ43の第2の面43gに対応する。すなわち、プラグ43のうち第1の面43fを外周面とする部分は、本体部53aの第3の面53eを内周面とする孔に嵌合する。また、プラグ43のうち第2の面43gを外周面とする部分は、本体部53aの第4の面53fを内周面とする孔に嵌合する。
また、第1〜第4の面は、第2の面43gと第4の面53fとの隙間が第1の面43fと第3の面53eとの隙間よりも狭くなるようにそれぞれ形成されている。すなわち、第1〜第4の面は、第2の面43gの外径と第4の面53fの内径との差が第1の面43fの外径と第3の面53eの内径との差よりも小さくなるようにそれぞれ形成されている。また、本体部53aの第3の面53eは、上記第1変形例のレセプタクル51の内周面51a(図4参照)と同様に、プラグ43の第1の面43fの形状に応じたテーパ状に形成されている。
固定部53bは、円筒状の本体部53aの両端のうち、プラグ43が挿入される側の一端に設けられている。固定部53bは、円筒状を呈しており、その中心軸は本体部53aの中心軸と一致している。固定部53bの内周面には、プラグ43のプラグ側螺子部43dと螺合するレセプタクル側螺子部53dが形成されている。また、固定部53bは、本体部53aに対して相対的に中心軸周りに回転可能なように支持されている。
本変形例による光結合構造6cによれば、上記実施形態の光結合構造6と同様に、光ファイバ2の空孔2a及び2bと大気との接触を断ち、且つレセプタクル53へコネクタ付き光ファイバコード1cを容易に着脱できる。
また、本変形例の光結合構造6cでは、第2の面43gと第4の面53fとの隙間が第1の面43fと第3の面53eとの隙間よりも狭くなるように各面が形成されている。これによって、第1の面43fと第3の面53eとの隙間をOリング17a及び17bが好適にシールするとともに、間隔が狭い第2の面43gと第4の面53fとでプラグ43及びレセプタクル53の中心軸を精度良く合わせる(すなわち、光ファイバ2の光軸Aを精度良く位置決めする)ことができる。更に、本変形例ではプラグ43をレセプタクル53に螺合する際に、固定部53bのみを回転させ、プラグ43を回転させる必要がない。そのため、結合時のファイバの捻れを防止できる。
(第4の変形例)
図7は、上記実施形態による光結合構造6の第4変形例として、光結合構造6dの構成を示す断面図である。図7を参照すると、光結合構造6dは、コネクタ付き光ファイバコード1d及びレセプタクル54によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1dは、光ファイバ2及びプラグ44を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様である。
図7は、上記実施形態による光結合構造6の第4変形例として、光結合構造6dの構成を示す断面図である。図7を参照すると、光結合構造6dは、コネクタ付き光ファイバコード1d及びレセプタクル54によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1dは、光ファイバ2及びプラグ44を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様である。
プラグ44は、外周面44a並びに端面44b及び44cを有する略円柱状を呈している。プラグ44の外周面44aの一部には、プラグ側螺子部44dが形成されている。また、本変形例では、プラグ44の外周面44aが、第1の面44f及び第2の面44gを有している。第2の面44gは、第1の面44fに対して端面44b側(すなわち光ファイバ2の先端側)に設けられている。第2の面44gの外径は、第1の面44fの外径よりも小さく形成されている。
また、第1の面44f上には、上述した第2変形例と同様に、端面44b側からリング状部材18a、Oリング17a、リング状部材18b、及びOリング17bが順に配置されている。リング状部材18a及び18bは、プラグ44に対して摺動可能に設けられている。Oリング17bは、第1の面44fに形成された段差部分44hとリング状部材18bとに挟まれている。また、プラグ44は、光ファイバ2が挿通される挿通孔44eを有している。光ファイバ2とプラグ44との隙間は低融点ガラス16によってシールされており、低融点ガラス16は、光ファイバ2とプラグ44とを互いに固定している。
レセプタクル54は、本体部54a及び固定部54bを備えている。本体部54aは、内周面54cを有する円筒状を呈している。本変形例では、本体部54aの内周面54cは、第3の面54e及び第4の面54fを有している。本体部54aの第3の面54eには、面54gが形成されている。面54gは、プラグ44とレセプタクル54との嵌合状態において、リング状部材18aに当接する面である。
なお、本変形例において、プラグ44の第1の面44f及び第2の面44gと本体部54aの第3の面54e及び第4の面54fとの関係は、上記第3変形例におけるプラグ43の第1の面43f及び第2の面43gと本体部53aの第3の面53e及び第4の面53fとの関係と同様である。また、固定部54bの構成は、レセプタクル側螺子部54dを有する点を含め、上記第3変形例の固定部53bの構成と同様である。従って、これらの構成についての詳細な説明を省略する。
本変形例による光結合構造6dによれば、上記実施形態の光結合構造6と同様に、光ファイバ2の空孔2a及び2bと大気との接触を効果的に断ち、且つレセプタクル54へコネクタ付き光ファイバコード1dを容易に着脱できる。
また、本変形例の光結合構造6dによれば、上記第3変形例と同様に、第1の面44fと第3の面54eとの隙間をOリング17a及び17bが好適にシールするとともに、間隔が狭い第2の面44gと第4の面54fとでプラグ44及びレセプタクル54の中心軸を精度良く合わせることができる。また、本変形例の光結合構造6dによれば、上記第2変形例と同様に、プラグ44とレセプタクル54とが嵌合する際のOリング17a及び17bとレセプタクル54との圧接力が増し、プラグ44とレセプタクル54との隙間をより効果的にシールすることができる。更に、本変形例では上記第3変形例と同様に、プラグ44をレセプタクル54に螺合する際に、固定部54bのみを回転させ、プラグ44を回転させる必要がない。そのため、結合時のファイバの捻れを防止できる。
なお、本変形例においては、プラグ44の第1の面44f及び第2の面44gを同一面とする(すなわち、第1の面44fの外径と第2の面44gの外径とを同一にする)ことも可能である。その場合、リング状部材18a及び18bの着脱によって第2の面44gに傷がつくおそれがある。従って、本変形例のように第2の面44gの外径が第1の面44fの外径よりも小さい構成が好ましい。
(第5の変形例)
図8は、上記実施形態による光結合構造6の第5変形例として、光結合構造6eの構成を示す切欠き斜視図である。また、図9は、図8に示した光結合構造6eのI−I断面を示す断面図である。図8及び図9を参照すると、光結合構造6eは、コネクタ付き光ファイバコード1e及びレセプタクル55によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1eは、光ファイバ2及びプラグ45を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様である。
図8は、上記実施形態による光結合構造6の第5変形例として、光結合構造6eの構成を示す切欠き斜視図である。また、図9は、図8に示した光結合構造6eのI−I断面を示す断面図である。図8及び図9を参照すると、光結合構造6eは、コネクタ付き光ファイバコード1e及びレセプタクル55によって構成されている。コネクタ付き光ファイバコード1eは、光ファイバ2及びプラグ45を有している。このうち、光ファイバ2の構成は上記実施形態と同様である。
プラグ45は、外周面45a及び45bを有している。外周面45bは、外周面45aに対して端面45c側(すなわち光ファイバ2の先端側)に設けられている。プラグ45のうち外周面45bに覆われる部分は、光ファイバ2の光軸方向Aを中心軸とする円柱状を呈している。プラグ45の外周面45bは、第1の面45h及び第2の面45iを有している。第2の面45iは、第1の面45hに対して端面45c側に設けられている。第2の面45iの外径は、第1の面45hの外径よりも小さく形成されている。また、プラグ45のうち外周面45aに覆われる部分は、光軸方向Aと交差する断面が矩形を呈している。すなわち、外周面45aは、4面形成されている。
また、プラグ45の外周面45aのうち対向する2面には、プラグ側係合部45eといった係合手段が形成されている。プラグ側係合部45eは凸部45gを有しており、後述するレセプタクル側係合部の凹部55eが凸部45gに係合することによってプラグ45とレセプタクル55とが係合固定される。
また、プラグ45は、光ファイバ2が挿通される挿通孔45fを有している。光ファイバ2とプラグ45との隙間は低融点ガラス16によってシールされており、低融点ガラス16は、光ファイバ2とプラグ45とを互いに固定している。プラグ45の第1の面45h上には、プラグ45とレセプタクル55との隙間をプラグ45の外周に沿ってシールするためのOリング17が設けられている。
レセプタクル55は、内周面55a及び55bを有している。また、内周面55bは、第3の面55j及び第4の面55kを有している。プラグ45とレセプタクル55との嵌合状態において、プラグ45のうち外周面45aに覆われる部分は、レセプタクル55の内周面55aによって規定される孔に嵌合する。また、プラグ45のうち外周面45bに覆われる部分は、レセプタクル55の内周面55bによって規定される孔に嵌合する。
なお、本変形例において、プラグ45の第1の面45h及び第2の面45iとレセプタクル55の第3の面55j及び第4の面55kとの関係は、上記第3変形例におけるプラグ43の第1の面43f及び第2の面43gと本体部53aの第3の面53e及び第4の面53fとの関係と同様である。
また、レセプタクル55には、レセプタクル側係合部55cといった係合手段が設けられている。レセプタクル側係合部55cは、作動部55dと、圧縮ばね55iと、ラッチ解除スイッチ55gと、作動軸55fとを有している。作動軸55fは、レセプタクル55の中心軸と交差する方向を長手方向としてレセプタクル55に回動可能に支持されるとともに、作動部55dに固定されている。作動部55dは、作動軸55fを中心にして傾動する。作動部55dには凹部55eが形成されており、プラグ45とレセプタクル55とが嵌合する際には、凹部55eはプラグ側係合部45eの凸部45gに係合する。
また、圧縮ばね55iは、作動部55dにおける凹部55eとは反対側の面とレセプタクル55との間に設けられている。すなわち、プラグ45とレセプタクル55とが嵌合する際には、作動部55dがプラグ側係合部45eに形成された斜面に沿って徐々に傾動し、作動部55dの凹部55eがプラグ側係合部45eの凸部45gに達すると、圧縮ばね55iの弾性力によって作動部55dの傾きが戻り、凹部55eが凸部45gに係合する。
また、ラッチ解除スイッチ55gは、作動部55dのレセプタクル55と対向する面において、作動軸55fに対して圧縮ばね55iとは反対側に取り付けられている。ラッチ解除スイッチ55gは、レセプタクル55に設けられた孔55hを通ってレセプタクル55の外方へ向けて延びている。そして、ラッチ解除スイッチ55gをレセプタクル55の外側から押し込むと、圧縮ばね55iの弾性力に抗して作動部55dが傾動し、凹部55eとプラグ側係合部45eの凸部45gとの係合が解除される。
本変形例による光結合構造6eによれば、上記実施形態の光結合構造6と同様に、光ファイバ2の空孔2a及び2bと大気との接触を効果的に断ち、且つレセプタクル55へコネクタ付き光ファイバコード1eを容易に着脱できる。
また、本変形例の光結合構造6eによれば、プラグ45がプラグ側係合部45eを有し、レセプタクル55がレセプタクル側係合部55cを有することによって、プラグ45をレセプタクル55に押し込むだけでプラグ45とレセプタクル55とを容易に固定することができる。なお、本変形例ではプラグ45及びレセプタクル55の双方が係合手段を有しているが、プラグ45及びレセプタクル55が互いに係合するしくみであれば、プラグ45及びレセプタクル55の一方のみに係合手段が設けられていてもよい。
本発明によるコネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造は、上記した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び変形例では第1のシール部材としてOリングを挙げているが、プラグとレセプタクルとの隙間をシールする部材であればOリング以外にも様々な部材を用いることができる。また、上記実施形態では第2のシール部材を構成する材料として低融点ガラス、接着剤、及びはんだを例示しているが、光ファイバとプラグとの隙間をシールする材料であればこれら以外にも様々な材料を用いることができる。また、本発明の光結合構造は、上記した実施形態の光学装置50以外にも、他に様々な光学装置に対して適用することができる。
本発明によるコネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造の用途としては、例えば医療用のレーザーメスが挙げられる。すなわち、レーザメス用のレーザ光を伝搬する光ファイバをホーリーファイバとし、その一端を本光結合構造とする。そして、乾燥窒素など人体に無害な加圧ガスを空孔を介して吹き出させる。このようにすることで、光ファイバの他端に飛沫が付着し焼き付くことを防止できる。
また、本発明によるコネクタ付き光ファイバコード及び光結合構造の別の用途として、次のような用途がある。すなわち、光ファイバのコアにフッ素添加ガラスを使用し、さらに水素処理することで紫外域の透過特性が向上することが知られているが、光ファイバ内の水素は時間経過とともに抜けてしまう。そこで、本発明によるコネクタ付き光ファイバコードを用いてホーリーファイバの空孔内に水素を導入することにより、長期にわたって良好な紫外透過特性を保つことが可能になる。
1,1a〜1e…光ファイバコード、2…光ファイバ、2a,2b…空孔、4,41〜45…プラグ、4a…外周面、4b,4c…端面、4d…プラグ側螺子部、4e…挿通孔、5,51〜55…レセプタクル、5a…内周面、5b…レセプタクル側螺子部、6,6a〜6e…光結合構造、7…光源、8…チャンバ、9…レンズ、10…ステージ、11…真空ポンプ、12…制御ユニット、13a〜13c…流量・圧力コントローラ、16…低融点ガラス、17,17a,17b…Oリング、18a,18b…リング状部材、41d,42d,43d,44d…プラグ側螺子部、45e…プラグ側係合部、50…光学装置、51b,52c,53d,54d…レセプタクル側螺子部、55c…レセプタクル側係合部。
Claims (7)
- 光学装置に固定されたレセプタクルに対して着脱可能なコネクタ付き光ファイバコードであって、
光軸方向に延びる少なくとも1つの空孔を有する光ファイバと、
前記光ファイバを挿通する挿通孔を有し、前記レセプタクルに嵌合するプラグと、
前記プラグの外周面上に設けられ、前記プラグと前記レセプタクルとの隙間を前記プラグの外周に沿ってシールする第1のシール部材と、
前記プラグの前記挿通孔と前記光ファイバとの隙間を前記光ファイバの外周に沿ってシールする第2のシール部材と
を備え、
前記空孔が、前記光ファイバの前記プラグ側の端面を貫通しており、
前記プラグの外周面が、前記第1のシール部材が設けられた第1の面と、前記第1の面に対して前記光ファイバの先端側に設けられ、前記第1の面より外径が小さい第2の面とを有し、
前記プラグと前記レセプタクルとの嵌合状態において、前記プラグの前記第2の面と該第2の面に対応する前記レセプタクルの面との隙間が、前記プラグの前記第1の面と該第1の面に対応する前記レセプタクルの面との隙間よりも狭くなるように、前記第1及び第2の面が形成されていることを特徴とする、コネクタ付き光ファイバコード。 - 前記第1のシール部材が少なくとも1つのOリングであることを特徴とする、請求項1に記載のコネクタ付き光ファイバコード。
- 前記第2のシール部材が、低融点ガラス、接着剤、及びはんだのうち少なくとも一種類の材料を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載のコネクタ付き光ファイバコード。
- 前記プラグの外周面の少なくとも一部がテーパ状に形成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコネクタ付き光ファイバコード。
- 前記プラグが、前記レセプタクルと螺合するためのプラグ側螺子部を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のコネクタ付き光ファイバコード。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のコネクタ付き光ファイバコードと、
前記コネクタ付き光ファイバコードのプラグと嵌合するレセプタクルと
を備えることを特徴とする、光結合構造。 - 前記プラグ及び前記レセプタクルのうち少なくとも一方が、前記プラグと前記レセプタクルとを係合する係合手段を有することを特徴とする、請求項6に記載の光結合構造。
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-
2007
- 2007-05-08 JP JP2007123809A patent/JP2007241308A/ja active Pending
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