JP2011186355A

JP2011186355A - 光ファイバコネクタ

Info

Publication number: JP2011186355A
Application number: JP2010054052A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nishikawa; 慎二西川; Koshu Domoto; 孝修堂元
Original assignee: Nissei Electric Co Ltd
Current assignee: Nissei Electric Co Ltd
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】光ファイバの端部において金属製スリーブが挿通され、さらに、その外周に金属製コネクタ本体が装着された光ファイバコネクタにおいて、光ファイバの焼損防止並びに耐久性を改善させることにある。
【解決手段】光ファイバ２、光ファイバ２を固定するガイド部材３、ガイド部材３が挿通・固定されたスリーブ４及びスリーブ４の外側のコネクタ本体５からなる光ファイバコネクタ１において、光ファイバ２をガイド部材３の表面に固定するととともに、ガイド部材３とスリーブ４の内面との間に空隙Ｓを形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザー用ファイバあるいはファイバレーザ等、高エネルギー用光ファイバに使用される光ファイバコネクタに関する。

図３に示すような、従来のレーザ用ファイバ等の高エネルギーファイバの接続部であるコネクタにおいて、光ファイバを金属スリーブあるいはフェルール等の光ファイバ固定部材に接着材を用いて固定した場合、発生した熱により、接着剤が膨張することにより、光ファイバに側圧が掛かり、光ファイバのマイクロベンデングにより、伝送損失が発生するとともに、光ファイバの側面からの露光が急激に増加し、ひいては光ファイバを焼損してしまうという問題が発生していた。そして、この問題は、レーザ出力が１００Ｗ程度のレーザではあまり生じる問題でなかったが、２００Ｗ以上のハイパワーになるとより顕著に生じることが分かった。
また、接着材で光ファイバを固定する場合には、熱劣化や経年変化により、接続部の耐久性の問題も生じていた。
そこで、これらの問題を解消するため、接着剤の代わりに、ガラス接合用特殊高温はんだを用いる方法が提案された。（特許文献１）
しかし、この方法は超音波装置による超音波加熱を行なう必要があり安価な方法ではなかった。さらに、この方法で使用する、はんだは鉛を主成分とするガラス接合用特殊はんだであって、作業時あるいは製品廃棄時において環境面での問題もあった。

実開昭６２−１５４４０６号全文

本発明の課題は、上記の課題を解消するとともに、光ファイバの端部においてスリーブが挿通され、さらに、その外周に金属製コネクタが装着された光ファイバコネクタにおいて、光ファイバの焼損防止並びに耐久性を改善させることにある。

本発明者は、少なくとも一部が金属スリーブの内面に沿った形状のガイド部材上に光ファイバを固定した上で、ガイド部材を金属スリーブ内に挿通・固定することで、金属スリーブの膨張あるいは接着剤の膨張による光ファイバへの側圧が防止できることを想到し本発明に到達した。

本発明によれば、光ファイバ、該光ファイバを固定するガイド部材、該ガイド部材が挿通・固定されたスリーブ及び該スリーブの外側にコネクタ本体が装着された光ファイバコネクタにおいて、該光ファイバが該ガイド部材表面に固定されているととともに、該ガイド部材と該スリーブの内面との間に空隙が形成されていることを特徴とする光ファイバコネクタが提供される。

本発明の光ファイバコネクタにあっては、以下に記載した優れた効果が期待できる。
（１）ガイド部材とスリーブとの間には空隙が形成されているので、接着剤が熱膨張しても光ファイバには接着剤の熱膨張による側圧が印加されないので光ファイバの焼損を防止できるとともに、光ファイバの側面からの露光を防止できる。
（２）従来と比較し接着剤の使用量を最小限としたので、経年変化が少なく、耐久性が向上する。
（３）超音波加熱器等特殊な装置を必要とせず、製造工程が簡略化される。

本発明の光ファイバコネクタを示す横断面図である。図１のＡ−Ａ縦断面図である。従来の光ファイバコネクタを示す縦断面図である。

以下、本発明の光ファイバコネクタの実施形態の一例としてレーザ用ファイバコネクタの例につき、添付図面に基づいて説明する。
図１〜図２において、１は光ファイバコネクタ、２は光ファイバ、２aは光ファイバ２のコア、２ｂは光ファイバ２のクラッド、２ｃは被覆、３は光ファイバ２を中心に固定するためのガイド部材、４はガイド部材３を収納固定するスリーブ、５はスリーブ４を固定するコネクタ本体、６は光ファイバ２並びにガイド部材３を固定する接着剤、７はスリーブ４をコネクタ本体５に固定する止めねじ、Ｓはガイド部材３とスリーブ４の内面との間の空隙である。θは図２に示すようにスリーブの中央（光ファイバ２の中心）とガイド部材の両端部を結ぶ２本の直線間のなす角で、ここではスリーブ４の内面でのガイド部材の接触角と定義している。
ここで、特徴的なことは、ガイド部材３とスリーブ４の内面との間に空隙Ｓが形成されていることである。

こうすることにより、接着剤６が熱膨張しても、ガイド部材３とスリーブ４の内面との間の空隙Ｓに熱膨張力が分散するので光ファイバ２には熱膨張に起因する側圧が掛かりにくくなるので、光ファイバは変形することなく形状が維持されるのでマイクロベンデイング現象が生ずることは無く側面からの露光を防止できるとともに、光ファイバ２の焼損が防止できる。

ここで、空隙Ｓは接着剤６及びスリーブ４の熱膨張による熱膨張力を十分に分散させ、光ファイバ２に側圧として作用しないためにもスリーブ４の断面積の５０％〜９０％であることが好ましい。
また、本発明ではガイド部材３の一部、スリーブ４に接する面をスリーブ４の内面に沿った形状としているが、これは、光ファイバ２及びガイド部材３をスリーブ４の中心に偏心することなく高精度で固定するためである。
図２では、ガイド部材３の形状を円筒形のスリーブ４の内面形状に従って、略半円筒形の形状としたが、ガイド部材３がスリーブ４に接する接触面積及び空隙Ｓ及び、光ファイバ２の固定作業を考慮するとガイド部材３がスリーブ４に接する接触角θは２度〜１８０度であることが好ましい。
さらに、ガイド部材３は必ずしも左右対称の形状である必要はなく、また、光ファイバ２を固定する側の面も必ずしも平面とする必要はなく、曲面でも良く、各種の形状が選択可能である。また、ガイド部材３は熱膨張を防止するためにも金属よりもむしろ、熱膨張率の少ない耐熱性ガラスであることが好ましい。
また、ガイド部材３のスリーブ４の内面への固定方法としては融着、接着、挿入等各種の固定方法があるが、工数を削減し、光ファイバ２及びガイド部材３へのストレスをできるだけ少なくするために光ファイバ２のガイド部材３への固定と同様、熱膨張率の小さい耐熱性接着剤を少量使用し固定するのが望ましい。図１、図２の態様では、スリーブ４に接するガイド部材３の全範囲に接着剤を薄く塗布しスリーブ４の内面に固定した。

一方、光ファイバ２のガイド部材３上への固定については、ガイド部材３からの熱膨張をできるだけ受けないためにも面接触でなく長手方向に線接触状態で固定することが望ましい。
また、光ファイバ２のガイド部材３への固定方法としては融着、接着、挿入等各種の固定方法があるが、工数を削減し、光ファイバ２への周辺部材の熱膨張による側圧をできるだけ少なくするためにも熱膨張率の小さい耐熱性接着剤６をできるだけ少なめに使用するのが望ましい。図１、図２の態様ではガイド部材３に接する箇所には接着剤６を使用せず、光ファイバ２が直接ガイド部材３に接触する様にし、それ以外の光ファイバ２の外周に接着剤６を塗布し固定した。なお、接着剤６の透明度についてもより高い光学接着剤がより好ましい。

光ファイバ２としては、レーザ用ファイバに適した石英ガラス等の耐熱性に優れたガラスファイバの常用品を用いればよく、光ファイバの外径としては０．０８ｍｍ〜３ｍｍのものを使用すればよい。また、スリーブ４としては、金属、ガラス、樹脂等各種選択可能であるが、強度、耐熱性、放熱特性から金属が好ましい。スリーブ４の内径は１ｍｍ以上、厚さが０．５ｍｍ以上であるものが好ましく用いられる。
最後に、コネクタ本体５についても、スリーブ４と同様、金属、ガラス、樹脂等各種選択可能であるが、強度、耐熱性から金属が好ましい。
なお、本態様ではコネクタ本体５に２箇所ネジ孔を設け、止めネジ７により金属スリーブ４を上下２点で固定しているので光ファイバ２の確実な固定ができる。

さらに、本態様において、図示していないが、光ファイバ２の入射端近傍、コネクタ本体５のクラッド２ｂの外周にクラッド伝搬光を逃がすための耐熱部材を挿通してもよい。
こうすることで、入射端により近い部分でクラッド伝搬光が除去できるのでより一層の放熱効果が期待できる。耐熱部材としては、クラッドより屈折率の高いサファイアやダイヤモンドやガラスが使用される。
さらに、図１、図２に示す態様ではコネクタ本体５として、ねじ式コネクタを使用したが、この他チャック式コネクタを使用する等、これに限定されることなく各種コネクタが使用可能である。

以下は、図１、図２に示す光ファイバコネクタ１の実施例である。
先ず、全長が５０００ｍｍ、線径が０．１２５ｍｍの石英ファイバからなる光ファイバ２の両端部４ｃｍ程度の被覆層２ｃを除去しクラッド２ｂを露出させた。
次に、長さが１５ｍｍ、外径が３ｍｍ、スリーブとの接触角θが略１８０度の半円筒状の石英ガラスからなるガイド部材３を用意し、中央部長手方向に光ファイバ２を線接触状態で固定した。この際、光ファイバ２のガイド部材３と接触していない空隙Ｓ側の光ファイバ２の表面には耐熱性接着剤６を塗布し固定した。
次に、長さが４２．５ｍｍ、内径が３．５ｍｍ、厚さ６．２５mmのアルミ二ウムからなる円筒形状のスリーブ４を用意し、先ほど作成した、光ファイバ２が固定されたガイド部材３をスリーブ４内に挿通・固定する。なお、固定方法は耐熱性接着剤６にて固定した。
さらに、ガイド部材３が固定されたスリーブ４をコネクタ本体５に挿入、上下２箇所をスリーブ固定ねじ７で固定して、本発明の光ファイバコネクタ１が完成した。

このようにして得た光ファイバコネクタを使用して２００Ｗのレーザ照射試験したところ、光ファイバが焼損することなく十分な耐熱性が確保されていることが確認できた。

以上の例は、本発明の一例に過ぎず、本発明の思想の範囲内であれば、種々の変更および応用が可能であることは言うまでもない。例えば、本発明の光ファイバコネクタは、その設置空間に応じた形状に対して、種々変形されて供されることは言うまでもない。

１光ファイバコネクタ
２光ファイバ
２ａ光ファイバのコア
２ｂ光ファイバのクラッド
２ｃ光ファイバの被覆
３ガイド部材
４スリーブ
５コネクタ本体
６接着剤
７止めねじ
Ｓ空隙
θ スリーブ４とガイド部材の接触角

Claims

光ファイバ、該光ファイバを固定するガイド部材、該ガイド部材が挿通・固定されたスリーブ及び該スリーブの外側にコネクタ本体が装着された光ファイバコネクタにおいて、該光ファイバが該ガイド部材表面に固定されているととともに、該ガイド部材と該スリーブの内面との間に空隙が形成されていることを特徴とする光ファイバコネクタ。
該光ファイバが該ガイド部材の長手方向に線接触状態で該ガイド部材表面に固定されている請求項１に記載の光ファイバコネクタ。
該ガイド部材が略半円筒形状である請求項１または２に記載の光ファイバコネクタ。
該ガイド部材が耐熱性ガラスであり、該スリーブの内面に接着剤で固定されている請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバコネクタ。
該空隙が該スリーブの断面積の５０％〜９０％である請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバコネクタ。
該スリーブの内径が１ｍｍ以上、厚さが０．５ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバコネクタ。
該光ファイバの外径が０．０８ｍｍ〜３ｍｍである請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバコネクタ。
レーザ用ファイバとして有用な請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバコネクタ。