JP2009116076A

JP2009116076A - 光ファイバ融着部保持構造

Info

Publication number: JP2009116076A
Application number: JP2007289543A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Furuta; 啓介古田; Junichi Nishimae; 順一西前; Susumu Konno; 進今野; Masaki Seguchi; 正記瀬口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-28

Abstract

【課題】光ファイバ融着部からの漏れ光により光ファイバ融着部が過熱し、焼損することがなく、１００Ｗ以上の高パワー伝送も可能な光ファイバ融着部保持構造を提供する。
【解決手段】一対の光ファイバ端部の被覆を除去して一対の光ファイバ１を融着接続した光ファイバ融着部１ｃおよび被覆除去部１ａの外周部に、空間２を介して、光ファイバ１を伝送する光を吸収する光吸収部４を設けると共に、光吸収部４にヒートシンク６を取付け、被覆除去部１ａ近傍の光ファイバ被覆部１ｂを光ファイバ保持部材５で接着固定する構成とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、高いパワーの光伝送を行なう光ファイバの融着部保持構造に関するものである。

一般的に光ファイバ同士を融着接続する際は、接続する双方の光ファイバ端部の一定長さの被覆を除去した後に、露出した双方の芯線の軸を、その軸中心位置が互いにずれないように一致させ加熱しながら双方または片方の光ファイバを接続する側へ押込むことで融着接続する。融着接続部（光ファイバ融着部）近傍は他の部分より強度が低く、さらに被覆を除去してあるため破断しやすい。このため、従来の光ファイバ融着部保持構造では、光ファイバ融着部および光ファイバ被覆除去部の外周部を剛性のあるスリーブで覆い保護する構成となっていた（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−３１５５９６号公報（図１）

光ファイバ融着部からは結合ロスに相当するパワーの光が外部に散逸している。最近ではキロワット級の高パワー伝送も行なわれており、光ファイバ融着部からはワットオーダーの漏れ光が発生する状況もある。
このような高パワー伝送を行う光ファイバに対し、従来の光ファイバ融着部保持構造とした場合には、上記漏れ光により光ファイバ融着部が過熱し焼損するという問題が発生する。
また、従来、光ファイバ融着部を保持する際には、一般に光ファイバ融着部にリコート処理が施されていたが、リコート樹脂としては例えばホットメルト系の接着樹脂が用いられ、光ファイバ伝送光に対し一部光吸収があるため発熱し、光ファイバ融着点が過熱する場合があった。また、リコート樹脂が過熱により変色し、さらに光ファイバ融着部の過熱が加速されてしまう問題があった。とくに１００Ｗ以上の光伝送時にはワットオーダー以上の漏れ光が生じる場合があるため、リコート樹脂を外部から冷却しても焼損してしまう可能性があった。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、１００Ｗ以上の高パワー伝送も可能な光ファイバ融着部保持構造を提供することを目的としている。

この発明に係る光ファイバ融着部保持構造は、一対の光ファイバ端部の被覆を除去して上記一対の光ファイバを融着接続した光ファイバ融着部および上記被覆を除去した被覆除去部の外周部に、空間を介して、上記光ファイバを伝送する光を吸収する光吸収部を設けると共に上記光吸収部にヒートシンクを取付け、上記被覆除去部近傍の光ファイバ被覆部を光ファイバ保持部材で保持するものである。

この発明によれば、１００Ｗ以上の高パワー伝送を行なった場合でも、光ファイバ融着部からの漏れ光により光ファイバ融着部が過熱されず、焼損することがなくなるので、高パワー伝送も可能となるといった効果がある。

実施の形態１．
図１（ａ）は本発明の実施の形態１による光ファイバ融着部保持構造を示す断面構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面構成図である。
光ファイバ１は、一対の光ファイバ端部の一定長さの被覆を除去した状態で融着接続されている。
光ファイバ融着部１ｃおよび被覆除去部１ａの外周部は光ファイバ伝送光を全透過する空間２であり、該空間２を介して、光ファイバ伝送光の波長に対して吸収率の高い内周面を持つ光吸収部４が設置されている。また、該光吸収部４はヒートシンク６に熱抵抗を抑えた状態で取付けられている。
また、被覆除去部１ａの近傍の光ファイバ被覆部１ｂには光ファイバ保持部材５が接着固定され、さらに光ファイバ保持部材５はヒートシンク６に熱抵抗を抑えた状態で取付けられている。

ここで光吸収部４は、例えば熱伝導性の高い金属（銅、アルミニウム等）で構成され、光ファイバ融着部１ｃからの漏れ光が入射する内周面は黒色アルマイト等、光ファイバ伝送光波長に対して吸収率を高める表面処理が施されている。
また、光吸収部４の内側には光ファイバ１が設置されるため、光吸収部４は例えば図１に示すように、上部側光吸収部４ａと下部側光吸収部４ｂとに分割され、光ファイバ１を装着後に上部側光吸収部４ａでふたをする構成となっている。
また、光吸収部４とヒートシンクとの間は熱抵抗を下げるため、サーマルグリスやカーボンシートを挿入することが望ましい。
また、光ファイバ保持部材５は、例えば熱伝導性の高い金属（銅、アルミニウム等）で構成され、光ファイバ被覆部１ｂと光ファイバ保持部材５とを接着する接着剤は、例えばエポキシやシリコーン系の弾性を有する接着剤を用いる。
また、ヒートシンク６は、例えば熱伝導性の高い金属（銅、アルミニウム等）で構成され、内部に水路６ａを設けて冷却水により光吸収部４および光ファイバ保持部材５を冷却する。

このような構成によれば、光ファイバ融着部１ｃの周囲は空間２であるため、光ファイバ融着部１ｃから散逸する伝送ロス成分相当の光は光ファイバ自身を過熱することなく空間２を伝搬して光吸収部４に吸収され、さらに光吸収部４はヒートシンク６に取付けられているので、吸収した熱はヒートシンク６の水路６ａを流れる冷却水によって外部へ排熱される。その結果、１００Ｗ以上の高パワー伝送を行なった場合でも、光ファイバ融着部が過熱し、焼損することがなくなるので、高パワー伝送も可能となる。
また、光ファイバ保持部材５はヒートシンク６に取付けられており、光ファイバ保持部材５の温度変化も抑制できるので、光ファイバ保持部材５の温度が一定となり、光ファイバ保持部材５への熱影響および光ファイバ融着部１ｃへの応力を緩和できる。
また、一対の光ファイバは、光ファイバ保持部材５に各光ファイバ被覆部１ｂで接着固定されているので、光ファイバコアに触れることなく光ファイバを支持でき、光ファイバコアへのダメージを防ぎロス発生を抑制できる。
また、光ファイバ保持部材５と光ファイバ被覆部１ｂとを弾性を有する接着剤で固定するので、光ファイバ融着部１ｃへの応力を緩和でき、信頼性を向上できる。

一例として、４００ミクロン直径のコアを有する光ファイバに１ミクロン波長の５００Ｗ光を伝送する場合、光ファイバ融着部１ｃにて約１％のロスが発生する状況がある。リコート樹脂を用いた従来の光ファイバ融着部保持構造では、１％に相当する５Ｗの漏れ光により上記リコート樹脂は過熱され、光ファイバ融着部１ｃにダメージが生じる。
本実施の形態の構成を適用した光ファイバ融着部保持構造では、リコート樹脂を用いず、光ファイバ融着部１ｃおよび被覆除去部１ａの外周部に、空間２を介して、内周面が黒色アルマイトからなる内径６ｍｍの光吸収部４を設け、さらに上記光吸収部４を水冷のヒートシンク６に固定した。
本構成により光ファイバ融着部１ｃの過熱は生じず、光吸収部４への吸収パワーもヒートシンク６により排熱され過熱部位は生じなかった。

なお、上記実施の形態１において、光ファイバ保持部材５をヒートシンク６に取付けるものを示したが、図２に示すように、光吸収部４に取付けてもよい。
また、図３に示すように、光ファイバ融着部１ｃの周囲の空間２を、光ファイバ１を伝送する光の波長に対して透過性を有する低屈折率ガラス材料からなる光透過部３で埋めても良い。これにより光ファイバ融着部１ｃの剛性を高めることが可能となる。また、光ファイバ保持部材５が不要となる。

実施の形態２．
図４（ａ）は本発明の実施の形態２による光ファイバ融着部保持構造を示す断面構成図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線での断面構成図である。
図４において、光ファイバ融着部１ｃおよび被覆除去部１ａの外周部は、光ファイバ伝送光を全透過する空間２を介して、光ファイバ伝送光の波長に対して吸収率の高い内周面を持つヒートシンク付き光吸収部７が設置されている。
本実施の形態２においては、実施の形態１における光吸収部４とヒートシンク６とが一体構造となっている。ヒートシンク付き光吸収部７の内側には光ファイバ１が設置されるため、光吸収部７は上部側光吸収部７ａと水路７ｃを有する下部側光吸収部７ｂとに分割され、光ファイバ１を装着後に上部側光吸収部７ａでふたをする構成となっている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
このような構成とすることにより、必要部材が低減できる。また、一体構成とすることで排熱能力が向上するといった効果を奏する。

本発明の実施の形態１による光ファイバ融着部保持構造を示す断面構成図である。本発明の実施の形態１による他の光ファイバ融着部保持構造を示す断面構成図である。本発明の実施の形態１による他の光ファイバ融着部保持構造を示す断面構成図である。本発明の実施の形態２による光ファイバ融着部保持構造を示す断面構成図である。

符号の説明

１光ファイバ、１ａ被覆除去部、１ｂ被覆部、１ｃ光ファイバ融着部、２空間、３光透過部、４光吸収部、５光ファイバ保持部材、６ヒートシンク、７ヒートシンク付き光吸収部。

Claims

一対の光ファイバ端部の被覆を除去して上記一対の光ファイバを融着接続した光ファイバ融着部および上記被覆を除去した被覆除去部の外周部に、空間を介して、上記光ファイバを伝送する光を吸収する光吸収部を設けると共に上記光吸収部にヒートシンクを取付け、上記被覆除去部近傍の光ファイバ被覆部を光ファイバ保持部材で保持することを特徴とする光ファイバ融着部保持構造。
光ファイバ被覆部に光ファイバ保持部材を接着固定することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ融着部保持構造。
光ファイバ保持部材は、ヒートシンク上に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ融着部保持構造。
一対の光ファイバ端部の被覆を除去して上記一対の光ファイバを融着接続した光ファイバ融着部および上記被覆除去部の外周部に、上記光ファイバを伝送する光の波長に対して透過性を有する低屈折率ガラス材料からなる光透過部を設けると共に、上記光透過部の外周部に上記光透過部を透過した光を吸収する光吸収部を設け、上記光吸収部にヒートシンクを取付けたことを特徴とする光ファイバ融着部保持構造。
光吸収部とヒートシンクとが一体化されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ融着部保持構造。